关 键 词：

机械毕业设计全套

资源描述：

NJ01-058@柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计,机械毕业设计全套

内容简介：

毕业设计说明书中文摘要 柠条联合收割机 切割 及拨禾装置的设计 摘要 柠条是 豆科锦鸡儿属的一个种 ,多年生长灌木植物， 柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到 2 万 hm2 。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14%，粗脂肪 3.5%，粗纤维 39.3%，无氮浸出物 31.3%，粗灰分 5.4%。由此可见， 柠条还是优良的经济饲料。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。为了使柠条的饲用价值得到体现，可以对符合标准的柠条进行平茬作业，再进行后续加工，生产出的产品可以添加到饲料中去。但是柠条难收割这个问题在农用机械制造领域已经成为共识，现有的平茬机械切割效果差，柠条被切割后直接凌乱的散落在地里。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。 为了解决这一难题，使柠条经济价值得到更好的体现，满足广大柠条种植地区的要求，本文设计了一种柠条的联合收割机械。这款联合收割机采用 65 马力柴油机，首先采用链式拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，然后通过加持链条送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，随后送入立式滚筒切碎系统对柠条进行切碎，切碎的柠条最终掉入滚筒下的集料箱实现茎秆的收集，实现了柠条的联合收割。其中压扁输送辊和滚筒切碎装置采用立式安装，使整体机构变的紧凑，节省了空间，与前面的往复式切割系统能够很好的配合。此柠条联合 收割机的设计为柠条的联合收割提出了新的方式，为后续的设计和研究提供了一个较好的方向。 柠条联合收割机的切割和拨禾装置是非常重要的，而且还要处理好前进速度nts和拨禾速度的关系，柠条是比较硬的一种作物，所以在切割和拨禾过程中是其中的难点，不能像小麦那样的大的拨禾轮，而是采用了链式传动，链条上按放着长齿条，在工作时，不断运动把柠条往割刀方向拨。 其主要特点： 1.联合化程度高。 2.对收割后的柠条进行了粗加工，方便后续的加工处理。 关键词 柠条 联合收割机 往复式切割器 压扁 辊 滚筒切碎刀 nts实习单位：中国一拖集团有限公司（原中国第一拖拉机股份有限公司） 实习单位基本情况简介 中国第一拖拉机股份有限公司是中国内地在香港上市的唯一农机制造与销售企业，座落于中国历史文化名城、九朝古都洛阳，是一家以机械制造为主的综合性公司。其前身第一拖拉机制造厂，创建于 1955 年，是我国 “ 一五 ” 期间兴建的 156 个国家重点项目之一，是中国农机行业唯一的特大型企业。公司拥有强大的铸锻、加工、装配和测试的全套生产能力，流水生产线近百条，公司主导产品为 “ 东方红 ” 系列履带拖拉机、轮式拖拉机和收获机械、工程机械共计 100 余个品种。公司目前具有年产履 带拖拉机2.8 万台、小型轮式拖拉机 20 万台、大中型轮式拖拉机 1.5 万台、收获机械 1 万台和工程机械 1 万台的生产能力。 建厂五十多年来，公司从单一产品向多元化产品发展，成为集生产、科研、销售于一体的综合性企业，目前公司已累计为社会提供各种拖拉机 160 多万台， “ 东方红 ” 产品畅销全国，远销世界五十多个国家和地区，为中国的农业现代化做出了重要贡献。公司始终把顾客需求放在首位，不断强化质量管理，完善质量管理体系，产品质量稳步提高， “ 东方红 ” 品牌深受广大用户信赖。东方红履带拖拉机、东方红 小四轮拖拉机近年来连续获河南省重点保护产品、机械行业名牌产品和全国用户满意产品， 2002 年东方红170/180、 300/400 型轮式拖拉机获河南省名牌产品， LF80/90、 1004/1204 型轮式拖拉机获全国行业质量、服务诚信示范企业等殊荣。 凭借 160 万台拖拉机的生产经验以及由此奠定出独具特色的工艺水平和技术实力，中国一拖集团有限公司成为卓越的农业机械制造专家，在这一领域享有极高的声誉。 实习历程 （ 1）安全教育 2006 年 9 月 11 日我们顺利到达洛阳一拖，一切安排妥当之后就上街逛逛，就那样打量着这个环境 优美的城市，对于我们一切都是新鲜的，不同于焦作，她比焦作更有文化韵味，然后就准备吃饭，我们就找那些在焦作没有的东西吃，过后就回住处等着下午的安全教育。下午的安全教育开始了，老师给我们看安全生产记录还有事故案例，一些注意事项加血淋淋的案例，尽管我很害怕，不敢听不敢看，但我不能，我必须听还要看，还要做笔记，这些血淋淋的案件给人们敲响了警钟。老师给我们提了好多要求，我们都必须做到，毕竟事故发生了谁也负担不起。不允许穿凉鞋进厂；进厂必须穿长裤；禁止在厂里吸烟，被发现者罚款；进厂后衣服不准敞开，外套不准乱挂在身上，不 得背背包进厂；人在厂里不要成堆，不要站在主干道上；注重自身和学校形象；不准乱按按扭、开关；注意安全！ （ 2）参观第一装配厂 2006 年 9 月 12 日上午我们在汪老师、景老师两位的带领下走进了一拖第一装配厂。在一位师傅介绍了一装的有关情况以及参观注意事项之后，我们进入了一装生产车间，这个车间真的很大，比我想的要大的多，那么多机器在高速运转着，里面噪音很大，我觉的他们的工作环境挺不好的，这也让我对他们有所了解，工人真的挺难的。工人们都在专心而又动作娴熟的操作着那些机器，我一边参观一边注意着周围的情况，以免发生 意nts外事故。那些东西我们能看懂的真的不多，但我们还是都很认真的看，毕竟这对我们以后的工作可能都有用处，还不时的向那些不怎么忙的师傅请教一些问题，尽量多学一点东西。我们主要参观了他们的拖拉机装配线，一步步有序的进行着，让我们对拖拉机的装配有了一点直观的了解，虽然不太懂，但毕竟有所了解了，一台台大型拖拉机就从这条装配线上出来了。同时我们也要对一装的概况有所了解，这才能深化我们的实习效果。第一装配厂企业简介：中国第一拖拉机股份有限公司第一装配厂位于河南省洛阳市，是中国农机行业最大的农业履带拖拉机制造基地。工厂始建于 1956 年，占地面积 5.58 万平方米，建筑面积 3.66 万平方米，是中国第一个五年计划期间 156 项重点工程之一第一拖拉机制造厂的骨干专业厂。自 1958 年 7 月 20 日装配出中国第一台 54 马力履带拖拉机至今，形成年生产能力 2.5 万台履带拖拉机的生产能力。经过 40 多年的发展，东方红牌拖拉机和工程机械遍布中国各省、自治区并远销至欧洲、北美、南美、非洲、东亚、中东等 50 多个国家和地区，深受用户欢迎。第一装配厂实施全面质量管理，于 1997年 12 月 31 日通过了 GB/T19002-1994_ISO9002： 1994 标准认证。 获得中国质量管理协会质量保证中心颁发的质量体系注册证书（编号： 97B142）、质量体系证书（编号：0379B401），产品覆盖范围：东方红系列履带拖拉机产品的生产、交付和服务。第一装配厂注重科技投入和产品研发，使企业的产品开发能力、技术创新能力不断增强。近十年来已实现 15 项重大技术改造项目，涉及冷、热、涂、装、焊等工艺环节并新建一条总装配线，进一步提高了工艺装备水平和生产能力，增强了企业产品的竞争实力。本厂拥有各类现代化设备近千台，包括加工中心柔性加工线、气体保护焊、进口重型立式拉床、多轴自动立式车床、微机 控制的多功能可控气氛多用炉、光亮淬火、数控感应加热处理及全套齿轮件、轴齿件等热处理设备，并有壳体类、拨叉类、轴类零件的专用生产线、静电涂装线。新建成的总装配线科技含量较高、功能齐全，采用了工业自动电脑监控、在线检测、计算机监测磨合试验台、大屏幕物流管理等多项新技术，可实现多品种混流装配及大马力拖拉机的装配。第一装配厂除作为第一拖拉机股份有限公司履带拖拉机、推土机变型产品的主机生产专业厂外，还具备各种拖拉机变型新产品的改进、开发、销售能力；拥有中高级技术人员百余名，能够适应国际国内市场的发展变化及用户不同的需 求。工艺设计、产品开发和企业管理已广泛应用了 CAD、 CAPP 及计算机网络信息系统 (ERP)；近年来已先后自行开发研制履拖系列、液压挖掘机系列、运输及农用型轮拖系列及特殊用途履带机械产品等数十种变型产品，深受广大用户欢迎。 “ 团结、奉献、创一流 ” 是一装精神 ,在 21 世纪知识经济时代到来之际，本厂愿意与国内外各企业、科研机构在平等、互惠、互利的原则下广泛地进行技术、产品、贸易合作，振兴农业装备，共谋未来的发展，让 “ 东方红 ” 品牌唱响中国、走遍全球。 （ 3）参观一拖精密铸造厂 2006 年 9 月 12 日下午，我们去参观了一拖 精密铸造厂，同样工作条件也不怎么好。通过师傅的讲解和自己的观察，发现该厂主要采用熔模铸造法生产，熔模铸造的工艺流程如下：制作母模 制作压型 制作蜡模 制作型壳 脱蜡 焙烧和造型 浇注 脱壳 。熔模铸造尺寸精确，铸件表面光洁，无分型面，不必在加工或少加工。熔模铸造工序较多，生产周期较长，受型壳强度限制，铸件重量一般不超过 25kg,适用于多种金属及合金的中小型、薄壁、复杂铸件的生产。 一拖精密铸造厂简介：厂是第一拖拉机股份有限公司的专业厂，具有四十年的熔模铸造生产历史，是全国最大的精密铸造厂之一。 精密铸造工程机械方面的备件有各种挖掘机、装载机的斗齿、齿根、矿用钻头、铁路枕底清筛机扒掌、扒链、扒齿等，耐磨性、质量可与进口原装备件相媲美。年生产能力为 3000 吨。我厂技术力量雄厚，工艺装备nts精良。拥有全国第一条机械化制壳流水线、中频感应炉，有造型、煤气焙烧、浇注、落砂联动铸工输送器，以及从美国微软公司国进口的 DV-6 型直读光谱仪等先进质量检测设备等。我厂通过了 ISO9002 质量体系认证，产 品曾获全国铸造行业 “ 金鼎奖 ” 银奖和金奖。产品出口美、德、日等国家，其中有全球著名的企业通用公司采购我们生产的铸件应用于火车头刹车系统。 （ 4）参观一拖第三装配厂 2006 年 9 月 13 日上午我们参观了三装，该厂有个小型试车场，我们去的时候他们正在试车，原来三装生产的是小型拖拉机，我们在家很常见的那种，我们进车间参观是发现三装与一装大同小异，它没一装大，生产小型的，其他工序没多大差别。看了没多久就出来了，师傅们说太危险，看一点就行啦。三装有关情况：由中国一拖集团第一拖拉机股份有限公司与芬兰维创公司合作生产的第一台 BM120轮式拖拉机日前在一拖股份公司第三装配厂装配完毕，并一次性试车成功。这是中国一拖加强与外商合作结出的又一丰硕成果。 2001 年底，中国一拖第一拖拉机股份有限公司与芬兰维创公司在多次密切接触后，本着精诚合作，互惠互利的原则，正式签订了大马力轮式拖拉机的合作协议。之后，一拖股份公司第三装配厂立即开展各项准备工作，积极对职工进行技术培训和岗位练兵，使该厂充分具备了装车能力。今年 3 月份，维创公司大马力轮式拖拉机配件陆续到达该厂后，他们迅速抽调生产技术骨干组成装配小组，在维创公司巴西分厂技术总监乌维拉的指导下 ，尽快熟悉装配工艺，并合理分工。经过 3 天时间的团结奋战，圆满完成了合作生产的首台大轮拖的装配任务。经启动试车，完全达到了维创公司的工艺技术要求。其合作生产的大轮拖不仅在工作效率和可靠性等方面有了保证，而且在性能价格比上也具有了明显的优势，从而为一拖产品在激烈的市场竞争中赢得主动权奠定了坚实的基础。 （ 5）参观一拖齿轮厂 2006 年 9 月 13 日下午我们参观了一拖齿轮厂。厂里的饿师傅给我们讲可一下该厂的有关情况，然后我们就进了车间，到这儿同样要很注意安全，各式各样的车床、机床高速旋转着，很是危险，要十分小心，到了 这儿就是真的来到了一个齿轮的王国，各种各样的齿轮应有尽有，我数了几遍到底也没数出他们到底生产多少种齿轮。 （ 6）参观一拖模具厂 2006 年 9 月 14 日上午我们参观了一拖模具厂。一拖模具厂规模不是很大，其中数控车间已经搬离该厂，搬到山上了，就算在也是不允许参观的，是因为这是技术要求比较高，操作人员必须精神高度集中，不能被打扰， 一拖模具厂企业简介：是以锻造模具、冲压模具、铸造模具为主导产品的专业模具厂，固定资产 4000 多万元。 2003 年通过 ISO9001： 2000 国际质量认证，具备质量标准体系认证，具备各种模 具工艺开发、设计、制造及调试的能力。公司拥有专业工程技术人员 50 余名，高性能 UNIX、 NT 图形工作站 30 余台。 CAD/CAM 采用 PRO/ENGINEER、 UG/NX、CIMATRON、 HIGHMILL 等高性能三维软件，模具设计制造采用全三维 CAD/CAE/CAM/PDM集成技术和逆向工程，对于异型复杂铸件和冲压件可以进行铸造工艺性和冲压工艺性CAE 分析，优化工艺方案。现为河南省信息化制造重点示范企业。 （ 7）参观一拖热处理厂 2006 年 9 月 14 日下午我们参观了热处理厂。据领队师傅介绍，该厂的设备在全国是数一 数二的，刚开始对这个没多大概念，进去之后才发现原来人家不是吹的，各种大型设备都在高效率的工作着，而且还都是数控的，可见设备之先进，当然我们不能动，nts只能看，其实看不懂多少，只是参观一下，有所了解就行了。企业介绍，今年以来，热处理厂找准市场定位，苦练内功，在 “ 做精做专 ” 的同时，不断用技术、质量、规模等手段创立企业品牌优势，用真情、诚信、优质服务赢得商机，获得合作伙伴的信赖和支持。 作为一个以零件承揽加工为主的专业厂，如何创立并提升热处理品牌优势，在激烈的市场竞争中占得一席之地 ?该厂在分析厂内外市场形势和自身发展 状况的基础上，制定了 “ 技术领先、诚信服务 ” 的市场经营理念，并将这一理念贯穿落实到生产、技术、经营、质量管理等各个方面，努力为用户提供 “ 心里美、外观靓 ” 的热处理产品。锻造厂、精铸厂是热处理厂的内部市场主要客户，为构建良好的合作关系、实现互利双赢，生产经营部在主管厂领导李靖弟的带领下主动出击，密切与合作生产厂联系， 24 小时全程跟踪服务。技术、质量部门及相关车间虚心征求用户的意见和建议，及时解决用户反映的问题，他们在比进度、比价格、比服务的同时，用先进的工艺技术和操作手段来满足用户的不同需求，开拓经营品种也由原来 的二三个扩展到现在的 60 余种， 1-11 月份完成产值较去年同期增长 362。轴研科技股份有限公司是热处理厂对外新开拓的厂家，该公司生产的壳体、前大盖等产品，热处理外观、精度等技术条件要求都很高，热处理加工费相当可观。为保证产品质量、拓展高附加值产品的市场份额，该厂指派专业技术人员调整工艺，用先进的意大利炉进行生产，以最佳的质量保证客户满意，使合作伙伴关系得到进一步巩固，为 2006 年热处理厂产品结构调整创造了条件。一年来，热处理厂用技术创立了自己的品牌，靠诚信得到了广大客户的支持，吸引了众多厂家与自己结为战略合 作伙伴。许昌金润达齿轮有限公司不远千里将零件运到热处理厂加工。一拖公司内外的其他厂家也纷纷主动寻求与热处理厂进行生产合作，从而为热处理厂开拓经营提供了有力支撑。 （ 8）自由活动时间。 2006 年 9 月 15 日这一天是我们自由活动时间，我们可以自己选择干吗，可以再在一拖周围转转，进行深入的了解，也可以去其他的地方参观一下，我选择了和同学一起去白马寺、洛浦公园和国花园。 第一站：白马寺之旅。白马寺是中国第一古刹，我们跟着一个导游参观，听她的讲解，感受这一古刹的韵味，领落古刹风光，一尊尊白马塑像惟妙惟肖，我们还和它和拍了好多照片呢。给我印象深刻的是那一个大大的石头石榴，据导游讲，该石能治百病，只要用手摸摸它，然后在摸摸自己不舒服的地方就能好了，不过关键是要心诚，心诚则灵嘛。参观白马寺让我们感受到中国的古文化是如此的有韵味。 第二站：领落自然风光，洛浦公园、国花园一游。较之于文化景观我还是比较喜欢自然风光，这儿真的很美，洛河还挺宽广，从洛河边进入国花圆，由于时间限制我们直奔那个据说很漂亮的湖，见了之后果然不出所料，真的很漂亮，水石交融，虽然是人工的，但你不得不佩服人家的水平，我最喜欢的是湖边的草坪，我从来都没见过那么好的 草坪，真的很软，躺下就不想起来。哎！可惜又该走啦！ 一拖实习就这样结束了，见识的很多，收益非浅！ 实习感受 没去之前我总以为根据自己从书上、从课堂上所学到的知识应该对企业的生产情况有了比较深刻的了解，但去了之后才知道自己的想法有多么幼稚，才体会到书上所说的 “ 纸上得来终觉浅，绝知此事需躬行 ” 的真正含义，也明白了老师要我们一定要下工nts厂实习的良苦用心。真的，有许多东西看似已经懂了，但真正到了实际却又是另一种情况。有时自己认为自己已掌握的东西可能仅是一些肤浅的表面或总体的一个方面，甚至有时是错误的认识，而如果没有实 地考察实践，你是无法发现这些问题的。这次实习给我们每个人一个很好的机会学习那些书本上不能学到的知识，增长了我们的见识，对生产操作有了一定的直观认识，对工人也有了一中全新的认识。感谢领导、老师给我们这次充实自己、增长见识的机会 nts山 西 农 业 大 学 本科生毕业论文（设计）选题审批表 毕业论文（设计）题目 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 指 导 教 师 郭玉明 职 称 教 授 学生具备条件 修完教学计划要求课程内容及学时 选题完成形式 开题报告 内 容 简 要： 柠条为多年生灌木植物， 抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条 的经济价值很难体现。为了使柠条的饲用价值得到体现，可以对符合标准的柠条进行平茬作业，再进行后续加工，生产出的产品可以添加到饲料中去。但是柠条难收割这个问题在农用机械制造领域已经成为共识，现有的平茬机械切割效果差，柠条被切割后直接凌乱的散落在地里。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。 为了解决这一难题，使柠条经济价值得到更好的体现，满足广大柠条种植地区的要求，本文设计了一种柠条的联合收割机械。这款联合收割机采用 65 马力柴油机，首先采用链式拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，然后通过加持链条送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，随后送入立式滚筒切碎系统对柠条进行切碎，切碎的柠条最终掉入滚筒下的集料箱实现茎秆的收集，实现了柠条的联合收割。其中压扁输送辊和滚筒切碎装置采用立式安装，使整体机构变的紧凑，节省了空间，与前面的往复式切割系统能够很好的配合。此柠条联合收割机的设 计为柠条的联合收割提出了新的方式，为后续的设计和研究提供了一个较好的方向。 系主任签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日 nts山西农业大学 工程技术学院 毕业设计说明书 题 目 ： 柠条联合收割机 切割 及拨禾装置的设计 作 者： 张 晶 学 号： 12 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制信 052 班 指导老师： 郭玉明 评 阅 者： 2009 年 6 月 山西 太谷 nts 山西农业大学生产（毕业）实习计划表 公章 年 月 日 院部 年级 专业 实习人数 实 习 时 间 年 月 日至 年 月 日 共 周 指 导 教 师 姓 名 职 称 实习 地点 单位 实习内容； 实习目的： 实习要求： 实习方案包括：实习活动的形式、方法及进度安 排、实习检查和经费预算。 考核方法： 本表一式两份（院部自留一份，交教务处一份）。 nts 山西农业大学生产（毕业）实习总结表 院部 年级 专业 实习人数 实 习 时 间 年 月 日至 年 月 日 共 周 指 导 教 师 姓 名 职 称 实习 地点 单位 实习总结： 指导教师： 院部 负责人： 公章： 年 月 日 本表一式 两份（院部自留一份，交教务处一份）。 附 nts山西农业大学学生生产（毕业）实习鉴定表 院部 年级 专 业 指导教师 姓 名 性别 实习单位 实习时间 年 月 日 至 年 月 日 主 要 内 容 自 我 鉴 定 指 导 教 师 鉴 定 意 见 指导教师： 年 月 日 实 习 单 位 鉴 定 意 见 鉴定内容包括：实习态度、实习纪律 、实习能力 、实习效果等（鉴定成 绩按照优、良、中、及格、不及格五级评分制评定） 实习指导教师： 年 月 日 院 部 考 核 结 果 分管领导： 院部（公章） 年 月 日 nts 附件 4: 山西农业大学生产（毕业）实习计划汇总表 院部 : (公章 ) 年 月 日 专业 专业班 实习内容 时间 实习地点 实习方式 指导教师 备 注 注：请将每学年各专业班有关生产（毕业）实习情况逐项填入，并将各专业班具体的实习大纲、实习计划汇总表及实习鉴定、总结汇总表一并交回教务处 (一年一套 )。 nts 山西农业大学 本科生毕业论文 (设计 ) 开题报告 题 目 柠条联合收割机切割及 拨禾装置的设计 学院名称 信息学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 年 级 2005 级 学生姓名 张 晶 学 号 2005151212 指导教师 郭玉明 李红波 职 称 教 授 讲 师 2009 年 月 日 nts选题的依据及意义 （包括课题的理论价值和实践价值；国内外的研究概况等） ： 柠条是 豆科锦鸡儿属的一个种 ,多年生长灌木植物， 柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。由于对沙地干旱自然环境条件的适应结果，叶退化为刺。株高 1 3m，冠幅 1m 以上。轴根系，根长 4 5m。自然生长状态下，寿命 10 年左右，如果平茬，寿命 20 年以上。柠条茎秆灰白色，直径多 10 20mm，木质坚硬紧实。 鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到 2 万 hm2 。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14%，粗脂肪 3.5%，粗纤维 39.3%，无氮浸出物 31.3%，粗灰分 5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。未实施禁牧前，种植柠条的经济效益主要以牲畜的自然采食来体现，采食率一般在 20% 30%之间。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。其中最关键的问题就是柠条的机械化平茬收获技术没有得到根本解决。一方面，因为大部分地区圈养牲 畜的主要饲草青贮或压缩后的玉米秸秆，牲畜采食种类单一，营养成分不全，导致肉奶品质部高，抗病能力下降，不少牲畜都处于亚健康状态；另一方面，含有多种营养成分的柠条得不到利用。另外，根据柠条生长特性，最好 3 4 年平茬一次，否则它的生长速度就会减慢甚至消失。为解决这些问题，给生态建设和舍饲圈养创造可持续发展的空间，当务之急是研制一种可实现对柠条进行联合收割的机械。 现在 国内外暂时还没有出现对柠条联合收割机成型机械的报道，现有的对柠条进行收割的装置只有普通的割草机，还有适用于柠条的平茬机。普通的圆盘锯齿式和甩刀式机具 切割后，切口表面形成不光滑的所谓“毛口”，不利于次年发芽生长 3。这些机械只能把柠条切割，并没有处理和收集装置，切割完以后直接散落到地里，还需要人工进行收集。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。 nts本课题研究内容 根据国内外柠条联合收割机研究的发展现状，以及国内对柠条联合收割机的需求，本文对柠条联合收割机的整体设计进行 了研究，首先设计有效的拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，随后送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，然后送入立式滚筒切割系统对柠条进行切碎，最后切碎的柠条掉入集料箱实现茎秆的收集。本文着重对切割部分进行了研究。 本课题研究方案 柠条联合收割 选取 65 马力柴油发动机，输出转速 2400r/min,经过一级减速器减速，传入各个机构。两个压扁输送辊安装在同一平面内，形成一个压扁输送辊对。柴油机输入的转速传入一级减速器后，首先不经过减速，转速通过减速器主动轴直接传出，再通过一组皮带轮和锥齿传入 滚筒切碎器；从滚筒切碎器传出的转速通过一组二级皮带轮减速，传入压扁输送辊；主动轴传出的转速通过一组直齿轮改变方向，经由一个锥齿轮组和一个二级皮带轮减速传入压扁输送辊，这样就实现了压扁输送辊对的相对运动。同理，由减速器从动轴传出的转速经过一系列的齿轮和皮带轮传动，可以实现拨禾链的相对运动，往复式切割器则再通过一组曲柄摇杆机构，实现往复运动。 研究的创新之处 本设计不光设计了前面的切割部分和拨禾装置，还设计了后面的碾压输送装置和切碎装置。不仅平茬，而且还联立了后面的处理装置，这为以后的处理打下好的基础，做到 了联合的效果。解决了工人收获时的难处，而且可以很好的规整。 nts研究过程 (含完成期限 ) 2009 年 1 月 2009 年 4 月 进行了大量资料的查询 2009 年 4 月 2009 年 5 月 确定了传动方案 2009 年 5 月 2009 年 6 月 计算所需要的数据和绘制 CAD 图 2009 年 6 月 撰写毕业设计说明书及 CAD 图的修改 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 教研室主任签名： 年 月 日 院系意见 主管领导签名： 年 月 日 nts山 西 农 业 大 学 本科生毕业论文（设计）选题审批表 毕业论文（设计）题目 指 导 教 师 职 称 学生具备条件 选题完成形式 内 容 简 要： 系主任签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日 nts 山西农业大学 本科生毕业论文 (设计 ) 开题报告 题 目 _ 学院名称 _ 专业名称 _ 年 级 _ 学生姓名 _ 学 号 _ 指导教师 _ 职 称 _ _年 月 日 nts 7 选题的依据及意义 （包括课题的理论价值和实践价值；国内外的研究概况等） ： nts 7 本课题研究内容 本课题研究方案 研究的创新之处 nts 8 研究过程 (含完成期限 ) 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 教研室主任签名： 年 月 日 院系意见 主管领导签名： 年 月 日 nts 8 论文题目 学 院 专 业 年 级 姓 名 指导教师 职 称 （ 200 年 月） 山西农业大学教务处制 毕 业 论 文 nts 11 毕业论文（设计）指导教师评审标准 序号 评审项目 指 标 满分 1 工作量、工作态度 按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，体现本专业基本训练的内容；工作认真，遵守纪律；作风严谨务实。 20 2 调查论证 能独立查阅文献和调研；能正确翻译外文资料；能较好地作出开题报告；有综合、收集和正确利用各种信息的能力。 15 3 设计、 实验方案 与实验技能 设计、实验方案 科学合理，方案具体可行；能独立操作实验，数据采集、计算、处理正确；结构设计合理、工艺可行、推导正确或程序运行可靠。 20 4 分析与解决 问题的能力 能运用所学知识和技能及获取新知识去发现与解决实际问题；能对课题进行理论分析，并得出有价值的结论 20 5 论文（设计）质量 立论正确，论据充分，结论严谨合理；实验正确，分析、处理问题科学；综述简练完 整，结构格式符合论文（设计）要求；文理通顺，技术用语准确，规范；图表完备、制图正确。 20 6 创 新 具有创新意识；对前人工作有改进、突破、或有独特见解， 有一定应用价值。 5 各教学单位可结合本专业特点和要求，制定相应的评价标准。 nts 11 毕业论文（设计）评阅人评审标准 序号 评审项目 指 标 满分 1 选 题 选题达到本专业教学基本要求，难易程度、工作量大小合适。 20 2 综述材料 调查论证 根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事有关调研。有综合归纳、利用各种信息的能力，开题论证较充分。翻译外文资料的水平较高。 15 3 设计、推导、 计算、论证 方案设计合理，具有可操作性；推导正确；计算准确；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准及要求。 45 4 论文设计质量 论点明确，论据充分，结论正确；条理清楚，文理通顺，用语符合技术规范；图表清楚，书写格式规范。 15 5 创 新 对前人工作有改进、突破、或有独特见解；有一定应用价值。 5 各教学单位可结合本专业特点和要求， 制定相应的评价标准。 nts 11 毕业论文（设计）答辩评审标准 序号 评审项目 指 标 满分 1 报告内容 思路清新；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，论文（设计）有应用价值。 40 2 报告过程 准备工作充分 , 具备必要的报告影像资料；报告在规定的时间内作完。 10 3 答 辩 回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答简明准确。 45 4 创 新 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 5 各教学单位可结合本专业特点和要求，制定相应的 评价标准。 nts14 山 西 农 业 大 学 毕业论文（设计）成绩单 院系 专业 入学时间 学号 学生姓名 班级 周数 起止日期 指导教师 职称 论文（设计）题目 指 导 教 师 评 语 建议成绩 指导教师签名 年 月 日 评 阅 人 评 语 建议成绩 评阅人签名 年 月 日 答辩与评分 综合成绩 答辩小组 负责人签名 年 月 日 本成绩单一式二份，一份装订在毕业论文（设计）中，一份入学生学籍档案。 nts14 优秀毕业论文（设计）推荐表 论文题目 学生姓名 学 号 专 业 学 院 指导教师 审稿说明： 1.对论文内容、论文质量、学术水平（含文字、图表、公式）的评价。 2.对论文具体说明推荐的理由。 3.推荐的论文稿件是否符合编写规范要求。 推荐人意见： 推荐人签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日 nts - 1 - 柠条联合收割机 切割 及拨禾装置的设计 1 引言 1.1 课题的提出和意义 柠条是 豆科锦鸡儿属的一个种 ,多年生长灌木植物， 柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。由于对沙地干旱自然环境条件的适应结果，叶退化为刺。株高 1 3m，冠幅 1m 以上。轴根系，根长 4 5m。自然生长状态下，寿命 10 年左右，如果平茬，寿命 20 年以上。柠条茎秆灰白色，直径多 10 20mm，木质坚硬紧实1。 鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全 国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到 2 万 hm2 2。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14%，粗脂肪 3.5%，粗纤维 39.3%，无氮浸出物 31.3%，粗灰分 5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。未实施禁牧前，种植柠条的经济效益主要以牲畜的自然采食来体现，采食率一般在 20% 30%之间。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。其中最关键的问题就是柠条的机械化平茬收获技术没有得到根本解 决。一方面，因为大部分地区圈养牲畜的主要饲草青贮或压缩后的玉米秸秆，牲畜采食种类单一，营养成分不全，导致肉奶品质部高，抗病能力下降，不少牲畜都处于亚健康状态；另一方面，含有多种营养成分的柠条得不到利用。另外，根据柠条生长特性，最好 3 4 年平茬一次，否则它的生长速度就会减慢甚至消失 3。为解决这些问题，给生态建设和舍饲圈养创造可持续发展的空间，当务之急是研制一种可实现对柠条进行联合收割的机械。 1.2 国内外研究现状 现在 国内外暂时还没有出现对柠条联合收割机成型机械的报道，现有的对柠条进行收割的装置只有普 通的割草机，还有适用于柠条的平茬机。普通的圆盘锯齿式和甩刀式机具切割后，切口表面形成不光滑的所谓“毛口”，不利于次年发芽生长 3。这些机械只nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 2 - 能把柠条切割，并没有处理和收集装置，切割完以后直接散落到地里，还需要人工进行收集。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。 1.3 本文的研究内容及方法 根据国内外柠条联合收割机研究的发展现状，以及国内对柠条联合收割机的需求，本文对柠条联合收割机的整体设计进行 了研究，首先设计有效的拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，随后送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，然后送入立式滚筒切割系统对柠条进行切碎，最后切碎的柠条掉入集料箱实现茎秆的收集。本文着重对切割以后的工作部分进行了研究。整机工作流程图见图 1。 立式割台的立式压扁输送辊配置立式滚刀属独特设计，其特点是立式压扁辊兼作滚刀的喂入辊，结构简单紧凑，问题是秸秆喂入方向与滚刀轴线的垂直性如何，需要进行试验验证；优点是秸秆在切碎后输送相对容易 4 。 图 1 工作 流程 图 综上所述，我国柠条收割机的研制势在必行，尤其是既能对柠条进行收获，又能对柠条进行切断和收集的联合收割机械的研制更有发展潜力和应用前景。在分析了国内外有关研究现状之后，发现本文针对柠条所设计的立辊式压扁切割系统还没有相关研究，所以有必要进行研究分析。设计中确定了立式滚刀切碎装置，与立辊式压扁方式相配套，结构紧凑、切碎质量好，大大减轻了整个割台部分的前伸量和重量 5，为柠条收割后的茎秆切碎问题提供了解决方案。 2 技术 任务书 柠条是一种很难回收的一种作物，现在的状况是能及时平 茬， 以往平茬完以后，拨禾链 往复式切割器 立式切割滚筒 收集料斗 夹持输送链 立式压扁输送辊 nts - 3 - 工作人员在回收的时候经常弄伤自己。本设计主要目的是既平茬又收获，在切割完成以后经过简单的碾压，导进切碎装置中，进行切碎，最后掉入收料箱。 因为现如今对柠条的了解还很少，本设计中有部分参数和计算公式需要套用玉米联合收获中的一些。本设计的关键问题是 切割与前进的关系，柠条是豆科锦鸡儿属的一个种，很难被切割，若前进过快，容易把柠条弄断，前进过慢，消耗太大。根据经验值我得出了前进速度必须小于切割速度。 3 设计计算说明书 3.1 传动方案的确定 传动方案的设计是本次设计的难点和重点，只有传动 方案设计合理，才能保证整体机构的运作，各个环节才能有效配合，高效率、高质量的实现柠条的联合收割。 本次设计的柠条联合收割机传动部分的难点在于各部分所需转速不相同，压扁输送辊对的转向相反，要实现相对运动，拨禾链组也要实现相对运动。 本文所设计的传动方案简图如图 2 所示： 此 柠条联合收割 选取 65 马力柴油发动机，输出转速 2400r/min,经过一级减速器减速，传入各个机构。两个压扁输送辊安装在同一平面内，形成一个压扁输送辊对，为了方便表示，把后面的压扁输送辊 -2 画到了侧面。柴油机输入的转速传入一级减速器后，首先不经 过减速，转速通过减速器主动轴直接传出，再通过一组皮带轮和锥齿传入滚筒切碎器；从滚筒切碎器传出的转速通过一组二级皮带轮减速，传入压扁输送辊 -1；主动轴传出的转速通过一组直齿轮改变方向，经由一个锥齿轮组和一个二级皮带轮减速传入压扁输送辊 -2，这样就实现了压扁输送辊对的相对运动。同理，由减速器从动轴传出的转速经过一系列的齿轮和皮带轮传动，可以实现拨禾链的相对运动，往复式切割器则再通过一组曲柄摇杆机构，实现往复运动。 nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 4 - 1.往复式切割器 2.压扁输送辊 -1 3.滚筒切碎器 4.压扁输送辊 -2 5.拨禾链 图 2 柠 条联合收割机传动简图 3.2 传动皮带轮的设计计算 3.2.1 减速箱主动轴传出的皮带轮组 小带轮转速 2400r/min，大带轮转速 2100r/min, 14.121002400 i。 （ 1） V 带型号的选择： V带星号应根据计算功率 caP 和小带轮转速 1n 来选取，。计算功率是根据传递的功率 P ，并考虑载荷的性质以及每天运转时间的长短等因素来确定的。 PKPaca （ 1） 式中： csP 计算功率， kW ； P 传递的额定功率， kW ； AK 工作情况系数。 nts - 5 - 其中： P = kW5.12 ， AK =1.3，则计算出 csP = kW25.16 。 （ 2）确定带轮的基准直径 1dd 、 2dd ：初选主动带轮的基准直径 1dd 。根据 V带型号，选取 1dd 为 B型 140mm，则根据传动比算出 2dd =160mm。 （ 3）确定中心距 a 和带 的基准长度 dL ：根据传动结构需要初定中心距 0a 。 )(2)(7.021021 dddd ddadd （ 2） 则最小0a=210mm。 0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长 dL： 0212210 4)()(22 addddaL ddddd （ 3） 得出 dL=891.48。根据 dL选取和 dL最相近的 V 带的基准长度dL，则dL=900mm。再根据dL来计算实际中心距。由于 V带传动的中心距是可以调整的，故可采用下式做近似计算： 2 0 dd LLaa （ 4） 计算得最小中心距 a =214mm （ 4） 验算主动轮上的包角 1 ： 1203.57180 211 a dd dd （ 5） 计算得 1 = 1206.174 ，符合要求。 （ 5）确定带的根数 z Lca KKPP Pz)( 00 （ 6） 式中：K 包角系数，考虑包角不同时的影响系数； LK 长度系数，考虑带的长度不同时的影响系数； 0P 单根 V带所能传递的功率， kW ； nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 6 - 0P 单根 V带 1i 时的功率增量， kW 。 计算得 z =4.7 5根。 3.2.2 滚筒到减速轴的皮带轮组 小带 轮转速 2100r/min，传动比 i 3.76，则大带轮转速为 558.5r/min。 （ 1） P =2kW ，根据公式（ 1）可得 csP=2.6kW 。 （ 2）确定带轮的基准直径1dd、2dd：初选主动带轮的基准直径1dd。根据 V带型号，选取1d为 A 型 100mm，则根据传动比算出2dd=376mm，根据标准带轮直径，选择2dd=375mm。 （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度dL：根据传动结构需要初定中心距0a。 根据式（ 2）计算可得0a=332.5mm。 0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长 dL： 根据式（ 3）得 dL=1467.6mm，根据 dL选取和 dL最相近的 V 带的基准长度dL，则dL=1600mm。 再根据dL来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a =399mm。 （ 4） 验算主动轮上的包角 1 ：根据式（ 5）得： 1 1205.140 ，符合要求。 （ 5）确定带的根数 z ：根据式（ 6）计算得： z = 22.1 根。 3.2.3 减速轴到压扁输送辊的皮带轮组 小带轮转速 558.5r/min，传动比 i 2.5，则大带轮转速为 233r/min。 （ 1） P =2kW ，根据公式（ 1）可得 csP=2.6kW 。 （ 2）确定带轮的基准直径1dd、2dd：初选主动带轮的基准直径1dd。根据 V带型号，选取1dd为 A型 112mm，则根据传动比算出2dd=280mm。 （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度 dL ：根据传动结构需要初定中心距 0a 。 据式（ 2）计算可 得 0a =275mm。 nts - 7 - 0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长 dL： 根据式（ 3）得 dL=1191mm，根据 dL选取和 dL最相近的 V 带的基准长度dL，则dL=1250mm。再根据dL来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a =305mm。 （ 4） 验算主动轮上的包角1：根据式（ 5）得：1 1204.148 ，符合要求。 （ 5）确定带的根数 z ：根据式（ 6）计算得： z = 39.2 根。 3.2.4 减速器从动轴到拨禾链齿轮箱的带轮组 小带轮转速 533r/min，则大带轮转速为 192r/min，则传动比为 i 2.5。 （ 1） P =1.6kW ，根据公式（ 1）可得 csP=2.08kW 。 （ 2）确定带轮的基准直径1dd、2dd：初选主动带轮的基准直径1dd。根据 V带型号，选取1d为 A 型 100mm，则根据传动比算出2dd=278mm，根据标准带轮直径，选择2dd=280mm。 （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度dL：根据传动结构需要初定中心距0a。 根据式（ 2）计算可得0a=266mm。 0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长 dL： 根据式（ 3）得 d L=1159mm，根据 dL选取和 dL最相近的 V带的基 准长度dL，则d L=1250mm。再根据dL来计算实际中心距。由于 V带传动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a =312mm。 （ 4） 验算主动轮上的包角 1 ：根据式（ 5）得： 1 1209.146 ，符合要求。 （ 5）确定 带的根数 z ：根据式（ 6）计算得： z = 56.4 根。 3.3 立式收割台设计 割台是柠条联合收割机的重要组成部分 ，是机器的核心部件之一。本割台采用立式，具有以下功能：将柠条植株切断、夹持输送，并将植株向切碎机构强制喂送；给输送装nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 8 - 置输入动力，给输送装置、切碎装置和抛送装置提供安装平台。 立式割台主要部件包括切割器、分禾拨禾器、夹持输送装置和滚筒切碎装置。 3.3.1 切割器的选择 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。基本情况是 : 1 往复式切割器。 往复式切割器由动刀片和定刀片组成，动刀片多数在刀刃上面刻有齿纹，少数在下面刻有齿纹，防止禾株在从剪切口滑出，并有自磨刃作用。在机器前进的同时，动刀片与定刀片组成割幅，定刀片与护刃器成为切割时的两个固定支撑点，动刀片以一定的速度在两支撑点之间做往复切割。 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 1.5 -2 m/s， 作业速度低 ，一般不超过 9k m / h（ 2.5m/s） 。 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。它的缺点是往复愤性力大 ， 割台振动和噪声大，存在重割和漏割，割茬不整齐。 为解决往复式切割器往复惯性力较大的问题，日本久保田稻麦收割机将 刀杆分成两段，采用两个曲柄连杆机构双边驱动，两段刀杆的运动方向相反，可抵消部分惯性力。为防止泥土卡刀，久保田收割机将刀杆加宽，在其底部挖了排土孔 ， 割刀在运动时可将进入切割间隙的泥土及时排出。 此外，这种机型还加装了割刀自动润滑系统，可将润滑油自动滴到刀杆上，随动刀的运动而进入摩擦间隙，以免手工加油发生危险。 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 25-50 m / 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。 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。刀片铰接在水平横轴的刀盘上，在垂直平面 (与前进方向平行 )内回转。 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nts - 9 - 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。工炸时，在驱动带轮的带动下，带体在水平面内绕两带轮作回转运动刀齿切割作物。 5 齿形链式切割器。动刀右上部为切割段， 呈梯形，根部为传动齿，同齿形链节板，将其与标准齿形链节板铰接成一封闭的刀链，刀链在主动链轮的驱动下， 在上下水平导轨的引导下， 在水平面内作高速回转运动，其紧边与护刃器构成切割幅，对作物茎秆切割。 本设计选择 ： 往复式切割器 。 3.3.2 往复式切割器的设计 往复式切割器是联合收割机使用最广泛的切割部件，其切割图是评价切割器工作性 能的重要工具，本章就往复式切割器的构造、类型及其结构的标准化以及传统绘制切割 图的方法 描点法作以简单介绍，并分析影响往复式切割器工作性能 的主要因素。另 外，推导切割器的纵向位移与横向位移间的关系式，并指出利用传统高等数学知识解决 面积的计算问题时，会因解不出原函数而无法实现。 3.3.3 往复式切割器的构造 往复式切割器由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成 6（ 图 2） 割刀由刀杆、动少 J 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。固定部分包括护刃器梁、护刃器、铆合在护刃器上的定刀片、压刃器和摩擦片等。工作时割刀作往复运动，其护刃器前尖将谷物分成小束并引向割刀，割刀在运动中将禾秆推向定刀片进行剪切。 图 3 往复式切割器 图 4 动 刀片 nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 10 - （ 1） 动刀片 :它是主要切割件，为对称六边形 （图 4） ,两侧为刀刃。刀刃的形状有光刃和齿纹刃两种。光刃切割较省力，割茬较整齐，但使用寿命较短，工作中需经常磨刀。齿纹刃刀片则不需磨刀，虽切割阻力较大，但使用较方便。在谷物收割机和联合收获机上多采用齿纹刃。而牧草收割机由于牧草密、湿，切割阻力较大，多采用光刃刀片。刀刃的刃角 i对切割阻力和使用寿命影响较大，当刃角 i 由 14 增至 20 时，切割阻力增加 15%。刃角太小时，刀刃磨损快，而且容易崩裂，工作不可靠。一般取刃角为 19 。齿纹刃刀片的刃角 i= 2523 。光刃刀片为使其磨刀后刃部高度不变，刀片前端顶宽 b，一般 b=14-16mm，齿纹刃刀片其 b 值较小些。刀片一般用工具钢 (T8.T9)制成，刃部经热处理，热处理宽度为 10-15mm,淬火带硬度为 HRC50-60，非淬火区不得超过 HRC35。刀片厚度为 2-3mm。每厘米刀刃长度上有 6-7个齿，刀刃厚度不超过 0.15mm。 (2)定刀片 :定刀片为支承件，一般为光刃，但当动刀片采用光刃时，为防止茎秆向前滑出也可采用齿刃。国外部分机器护刃器上没有定刀片，由锻钢护刃器支持面起支承切割的作用。 (3)护刃器 :护刃器的作用是保持定刀片的正确位置、保护割刀、对禾秆进行分束和利用护刃器上舌与定刀片构成两点支承的切割条件等。其前端呈流线形并少许向上或向下弯曲，后部有刀杆滑动的导槽。护刃器一般为可锻铸铁或锻钢、铸钢等制成，可铸成单齿一体，或双齿一体或三齿一体。单齿一体损坏后易于更换，但安装和调节较麻烦，现多采 双齿护刃器。 (4)压刃器 :为了防止割刀在运动中向上抬起和保持动刀片与定刀片正确的剪切间隙 (前端不超过 0-0.5mm，后端不大于 1 一 1.5mm)，在护刃器梁上每隔 30-50 厘米装有压刃器 (在割草机上每间隔 20-30厘米 )。它为一冲压钢板或韧铁件，能弯曲变形以调节它与割刀的间隙。 (5)摩擦片 :部分切割器在压刃器下方装有摩擦片，用以支承割刀的后部使之具有垂直和水平方向的两个支承面，以代替护刃器导槽对刀杆的支承作用。当摩擦片磨损时，可增加热片使摩擦片抬高或将其向前移动。装有摩擦片的切割器，其割刀间隙调节 较方便。 （ 6） 护刃器间距 ： 护刃器起着保护刀片和引力茎秆的作用，往复式切割器切割茎秆分两个过程，首先是被动力刀片推至护刃器间隔中间产生横向弯曲；其次是随机器前nts - 11 - 进产生纵向弯曲，这都会使切割力增加，而茎秆切割最大弯曲取决于护刃器间隔，间隔以大于 68.3mm 为宜，故取 72mm。 （ 7） 动刀片间隔 动刀片间隔取决于刀片尺寸和切割速度。英雌优化设计了刀片结构尺寸。达到了增加切割速度以减少切割阻力的目的。 （ 8） 切割速度 往复式七个七的工作质量跟切割速度与机组前进速度的速比有密切关系。往复切割速度是指平均速度，平均速度越高，切割性能越好。但过高的切割速度是不可取的，因为会使整个机组产生较大的振动，不但增加了机组功率的消耗，而且会加速零件的磨损与破坏。经过理论计算和试验，速比在 0.8 到 2.2 范围内时，工作质量比较理想，因此确定切割速度为 2m/s。 （ 9） 切割器功率消耗 切割器切割茎秆所需功率由三部分组成，即切割茎秆所消耗 率 ， 割刀摩擦消耗功率 ， 惯性消耗功率 。经过计算，切割器消耗功率为 xgdmdqg vfvfvfN 752（ 7） 其中：qf 玉米切割阻力；mf 摩擦阻力；gf 往复惯性力；dv 切割速度，取 2m/s;xv 切割速度。 结果gN=3Kw 3.3.4 往复式切割器的类型 往复式切割器割刀作往复运动，结构较简单 .，适应性较广。目前在谷物收割机、牧草收割 机、谷物联合收获机和玉米收获机上采用较多 6。 a b c 图 5 各种尺寸类型切割器 a. 普通 I 型 b.普通 II 型 c.低割型 往复式切割器按结构尺寸与行程关系分有以下三种 : (1) 普通 I 型 (见图 5-a) nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 12 - 其尺寸关系为 inmmttS 32.760 （ 8） 式中 :S-割刀行程 ;t-动刀片间距 ;0t-护刃齿间距 普通 I 型切割器的特点是 ： 割刀的切割速度较高，切割性能较 强，对粗、细茎秆的适应性能较大，但切割时茎秆倾斜度较大、割茬较高。这种切割器在国际上应用较为广泛，多用于麦类作物和牧草收获机械上。 在水稻收割机上有采用较标准尺寸小的切割器，其尺寸关系为 0ttS50， 60 或 70mm （ 9） 其特点是 :动刀片较窄长 (切割角较小 )，护刃器为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利。其切割能力较强，割茬较低。 在粗茎秆作物收割机上，有采用较标准尺寸为大的切割器，其尺寸关系为 0ttS90 或 100mm （ 10） 其护刃齿的 间 距较大，专用于收割粗茎秆作物。青饲玉米收割机、高粱收割机和对行收割的玉米收获机采用。 (2) 普通 II 型 (见图 5-b) 其尺寸关系为 inttS 64.1 5 2220 （ 11） 该 切割器的动刀片间距 t及护刃器间距0t与普通 I型相同，但其割刀行程为普通 I型的 2倍。其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性力较小。此点对抗振性较差的小型机器具有特殊意义，适于在小型收割机和联合收获机上采用。 (3)低割型 (见图 5-c) 其 尺寸关系为 2.7620 ttS、 ininmm 4,36.101 （ 12） 切割器的割刀行程 S和动刀片间距 t 均较大，但护刃齿的间距0t较小。切割时，茎科倾斜量和摇动较小，因而割茬较低，对收割大豆和牧草较为有利，但对粗茎秆作物的适应性较差。 nts - 13 - 低割型切割器由于切割时割刀速度较低，在茎秆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬不整齐并有堵刀现象。目前在稻麦收割机上采用较少。 3.3.5 往复式切割器的结构标准化 为了便于组织专业 化生产和零配件供应，国家机械工业部 1975 年公布了切割器的国家标准 (GB1209 一 1213-75)。切割器分为三种型式 : (1) 型切割器 :其 mmtt 2.760 ，动刀片为光刃，刀片水平倾角为 306 ，护刃器为单齿，设有摩擦片。用于割草机。 (2) 型切割器 :其 mmtt 2.760 ，动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿，设有摩擦片。用于谷物收割机和联合收获机。 (3) 型切割器 :其 mmtt 2.760 ，动刀片为齿纹刃，护刃器为双齿，无摩擦片。用在谷物收割机和谷物联合收获机上。 3.3.6 割刀进距 割 刀进距对切割图有重要的影响，割刀进距指割刀走过一个行程 (S)时，机器前进的距离。割刀进距用下式计算： nvnvH mm 30260 （ 13） 或 mvH （ 14） 式中mv 机器前进速度 ;n 割刀曲柄转速 ; 割刀曲柄角速度。 3.3.7 影响 往复式切割器工作性能的因素 影响往复式切割器工作性能的主要因素是割刀进距及动刀片刃部高度。 割刀进距会影响切割图中重割区及漏割区的面积，当进距增大时，切割图变长，漏割区增加，而重割区减少 ;反之，则相反。此外，动刀片的刃部高度也影响到切割图的形状。刃部高度增大时，漏割区减小，而重割区增加 ;反之，则相反。由于现在使用于联合收割机上的切割器都己标准化，所以本文主要讨论割刀进距 (即机器前进速度和割刀曲柄转速 )对往复式切割器的工作性能影响。 nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 14 - 3.4 柠条 联合收割机割刀传动机构的组成 柠条 联合收割机割刀传动系统的 结构如图 6所示，该机构属于曲柄摇杆一摇杆滑块机构 ， ABC 是曲柄摇杆机构 ， DEF 为摇杆滑块机构 。 当曲柄均匀回转时 ， 割刀动刀片作往复运动，完成切割任务 。 在农业机械设计中已获应用 7 11摆块轴承座连接为球头铰链或球面轴承。 曲柄应顺时针转动 ， 正常工作转速是 500 minr 。 该传动机构在摇杆摆动的两极限位置的连线应通过曲柄的回转中心 ， 这样的传动布置能使割刀在往返行程的平均速度相等 ， 对割刀传动有利 。 摇杆摆动角度的大小 ， 对割刀的加速度显然有较大的影响 ， 当其他的参数一定时，摇杆摆角 越大 ， 割刀加速度越大，会引起割台较大的振动 ， 应控制在一定范围内 12。 图 6 割刀传动系统结构 3.4.1 曲柄摇杆 ABC 的运动方程 曲柄摇杆 ABC 的结构简化图形如图 7 所示 。 建立空间三维直角坐标系 XAYZ， ACC 在轴上， z 轴为 柠条 割台主传动轴的轴线的方向。 nts - 15 - 图 7 曲柄摇杆结构简化图 设曲柄以匀角速度 从第二象限开始顺时针转动，所以 t ， B点的运动方程为 ： trrXB co sco s ； trXB in； trX B cos2 ； （ 15） trrYB sinsin ； trY cos ； trY B sin2 ； （ 16） rVB ； 2raB ； （ 17） C 点在 X 轴方向上的运动方程为： co sco s rlXC ； （ 18） 因为 r 远小于 l，因此可以认为 角接近于 0 ，则 trlrlXc c o sc o s ； trXc sin； trXc cos； （ 19） 3.4.2 曲柄摇杆 ABC 的旋转惯性力问题 应用节点等效质量代换法，推杆 BC 的 21 质量代换到 B 点，另外 21 质量代换到 C点平衡配重铁质量为 ，安置在割台主传动轴的右侧，如图 7 所示 其旋转惯性力主要由以下几个质量元件产生：曲柄销 (质量为 1m )，曲柄不平衡部分 (质量为 2m )，推杆在 B 点的等效质量 (321 m)，曲柄销对面所加的平衡配重铁 (质量为 1M )；因此，旋转惯性力的静平衡方程式可以表示为： 2322221211 21 rmrmrmrM （ 20） 式中： 1r ,2r 分别为平衡配重铁和曲柄不平衡部分质心距主传动轴心的半径 。 在确定平衡参数时，应首先由实践经验确定 1r 的大小，即配重 1M 的安置位置，然后根据上述公式确定配重质量 1M 的大小 。 nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 16 - 3.4.3 割刀的动力学问题 割刀切割阴力1F主要包括下列 3个力：禾杆的平均切割阻力1F；割刀的惯性力2F；由于割刀及其附件重量所产生的磨擦力；设割刀动刀片及其附件每米质量为 mkgq ，割刀动刀片长度为 L，则割刀运动部件的总质量为 qL13。 柠条 联合收割机的三角摆块的 3个顶点分别与割刀梁、轴承座、推杆相铰接，三角摆块绕轴承座摆动， CDE3 点可以近似看做平面运动，其受力图如图 8 所示 。 E点 y方向的平动运动规律可以近似看做为割刀动刀片与 C点的运动规律，由前面的推导可知： trYE cos； trYE sin； （ 21） EEE XtraY c o s2 （ 22） 0 时，表示曲柄销在左止点位置，割刀切割速度为零，加速度为 2r 达最大值；随着时间的增加，角逐渐增大，割刀相对位移也越来越大，割刀速度按其位移的二次方增加，而割刀加速度按其位移的直线规律减小；当 90 时 ，割刀相对速度 rVx 达最大，而此时加速度为 零 。 当 角继续增大时，加速度继续按其位移的直线规律增大，而速度按其位移逐渐减小为零 14。 由达朗伯原理知： EqLaF ； （ 23） 于是可得到割刀往复惯性力 F 随着割刀相对位移的变化规律，如图 8所示该力 F是引起割台振动的主要原因之一在三角摆块轴承座上，割刀梁对面加一平衡配重 (质量为 m )，来平衡这个力 。 图 8 割刀位移变化规律 图 9 三角摆块平面受力分析 nts - 17 - 3.4.4 三角摆块的动力学 方程 三角摆块在 XAZ 平面的受力分析如图 8所示 。 三角摆块绕摆动中心以角加速度 运动，其转动惯量为 J， 由图 8 可以看出，割刀平衡配重5m三角摆块的平衡配重4m、推杆等效节点质量、三角摆块质量对转动中心的离心力是平面汇交力系，可以部分相互削减，而上述质量单元绕 D点转动的切向惯性力矩与割刀的阻力矩、三角摆块的转动惯性力矩方向均相同，他们由驱动力2F对转动中心D的矩来平衡 。 由达朗伯原理，可以列出图 8 的静平衡方程 。 对图 8 应用质点系动量矩定理可得： 111222255244223 c o sc o s21 LFLFLmLmLmJ ； （ 24） 首先根据结构要求估算各配重的位置，上式结合静平衡方程来确定各个配重质量 。也可以利用计算机 3.4.5 总 结 上述分析方法可以部分求解，也可以联立方程求解，如果利用计算机辅助分析，动态仿真效果会更好 。 为确保结论的实用性，应利用测量技术对各种方案进行评述、比较，从而得出最优组合方案 。 3.5 拨禾器的设计 衡量 作物收获质量好坏的一个最主要指标是损 失率。由于收获流程的前后顺序所致，割台损失率首当其冲。拨禾装置位于收割机的最前端，收获作物时，它扶起并归拢作物，拨向切割器；在切割器切割作物时，前方扶持茎秆以防止向前倾倒；最后把切断的作物及时推向压扁辊。 分禾是重要的一个环节，分禾器如果太长、太宽，就会推倒柠条植株，同时，其结构尺寸与整机匹配若不合理，将严重影响整机作业性能 15 16。 拨禾轮的结构简单、可靠，多用于大中型收割机上的联合收获机上。但是由于柠条茎秆硬度高切有比较高的柔性，采用拨禾轮的效果不好，且拨禾轮一般应用于卧式收割台的结构中，不适用于 本设计的立式收割台。本设计最终采用链式拨禾器，可有效的把柠条拨入切割装置。 这种拨禾器的好处是，在切割过程中不会让柠条乱动，强行切割。 nts 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 18 - 3.5.1 链传动的设计计算 （ 1）选择链轮齿数1z、2z传动比 1i 假设链速 ，smsmv 36.0 （ 3）确定链节数pLKWP 4 733.114802512521252580222 012210 ppppazzpzzpaL p （ 25） 取 节115pL（ 4）传动功率 查表得工作情况系数 0.1AK 、小链轮齿数系数 887.0zK 、由表查得多排链排数系数 1pK kWKKPKPPPzAc 868.01887.0859.00.10 （ 26） （ 5）确定链节距 p 根据 m in399 6 8.010 rnkWP 、，选用链号为 16A 的单排滚子链。查表得链节距mmp 05.19 （ 6）实际中心距 a mmzzzzLzzLpapp89.593217518251171152511711544.252822421222121222121 （ 27） 取 mma 594 （ 7）验算链速 nts - 19 - smpznv 281.0100060 4.251739100060 11 （ 28） 与原假设相符。 （ 8）计算有效圆周力 Nv PF e 94.3 0 5 62 8 1.0 8 5 9.01 0 0 01 0 0 0 （ 29） （ 9）计算轴上载荷 NFKFeAP 33.3 6 6 894.3 0 5 60.12.12.1 （ 30） （ 10）确定润滑方式 根据链速 v 、节距 p 由表查得采用油浴或飞溅润滑。 3.6 立辊式柠条压扁输送装置的设计 压扁输送装置是柠条前割台的核心，直接影响到整机的各项指标，如损失率、切割达标率等。该装置能在压扁柠条茎秆的同时将茎秆强制喂入滚刀切碎，使压扁辊与滚刀间茎秆输送通畅，不堵塞。其次，茎秆及茎节被碾压后对切碎和提高饲料的品质起很好的作用 5。 立辊式压扁输送装置的压扁辊两轴线所在 平面与垂直面成前倾 25 35夹角，柠条植株由往复式割刀割断后经夹持链输送至压扁辊，通过立式压扁辊压扁。植株在弧形挡禾板和加持的作用下与压扁辊轴线成 50 70角。由于螺旋线的提升作用，压扁后的植株基本与压扁辊成垂直角度向后输送进切碎滚筒切碎。 3.7 茎秆切碎装置的设计 立式茎秆切碎装置是本次设计的重点，立式茎秆切碎装置与立辊式压扁输送装置配套实现柠条的收割和粗加，结构简单，茎秆切碎效果好、功耗低，能和割台配置紧凑。 现有的设备技术是立式辊配套盘刀或卧式滚刀切碎装置，它不但结构庞大，甩刀则为无支撑切 割，动力消耗也大。立式茎秆切碎装置安装在柠条压扁输送辊的后方，并与机架相连，其驱动部件与收获动力系统相连，且与压扁输送辊有速比约束。 滚筒式切碎刀最初设计为螺旋刃刀片，螺旋刃刀片功率消耗小、切碎平稳，但制造工艺复杂，成本高。到 20世纪 70年代末，直刃斜装滚刀在我