牧草切根机机架的设计【5张图/10000字】【优秀机械毕业设计论文】

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A1-限深轮.dwg

A3-大皮带轮.dwg

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关键词：: 牧草切根机机架设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,22页,10000字左右.
审批表一份.

图纸共5张:
A0-装配图.dwg
A1-限深轮.dwg
A1-主轴.dwg
A3-大皮带轮.dwg
A3-小皮带轮.dwg

毕业设计说明书中文摘要

牧草切根机的设计——机架设计
摘要　针对典型草场板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题,设计了牧草切根机具。该机采用凸轮机构驱动直切刀对牧草进行垂直切根,减小了切根阻力和切缝宽度,通过简单操作可实现对不同间距、不同深度牧草进行切根作业,从而达到切断亚表层下的横走根茎、改良草地,扩繁促生的效果。经速度、加速度和受力分析证明,该机满足了设计要求,是比较理想的牧草切根机械。

关键词牧草切根机凸轮直切刀设计

毕业设计说明书外文摘要

Design of Root-cutting Forage grass Machine——Frame Design

Abstract
In order to counter the problem of reduced health promotion ability in typical grass with compacted roots, a root-cutting machine was designed for pasture. The machine used came driven of direct cutter to cut root vertically, greatly reducing resistance and perturbations of soil surface while cutting the root,which reached easy work in varies of forage. The machine destroyed solid soil, imp roved grassland, and increased grass yield. As proven by analyzing the velocity, acceleration and force of the machine was able to meet the needs of designing. It is a more ideal agricultural machine for forage grass.

Keywords　Forage grass Root-cutting machine Direct cutter Design

目录
1 引言 1
1.1 设计背景 2
1.1.1 美洲零耕草原改良 2
1.1.2 我国畜牧机械的现状 3
1.1.3 羊草机械化切根复壮促生繁育工艺 3
1.1.4 松土改良理论 4
1.1.5 破土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响 4
2 总体结构和工作原理 4
3 主要工作部件的设计 5
3.1 直切刀的选择 5
3.2 皮带传动的设计 9
3.3 带轮的结构设计 10
3.4 齿轮变速箱的设计 11
3.5 切根机切根宽度和深度的设计 14
3.5.1 切根宽带的设计 14
3.5.2 切根深度的调节 15
3.5.3 滑块机构 16
3.5.4 凸轮机构 16
结论 17
参考文献 18
致谢 19

本科生毕业论文（设计）选题审批表
毕业论文（设计）题目牧草切根机的设计——机架设计
学生具备条件熟练做图的能力、演算的能力，以及独立分析问题的能力
选题完成形式毕业论文和图纸
内容简要：
我国草原辽阔, 总面积达3192亿公顷, 占国土面积41.14%。由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬,再加上政府对草场的保护力度不够,长期无养息放牧, 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。从而开始研究设计牧草切根机。
分析牧草切根机的工作原理、特性，要明确牧草切根机的装置组成以及性能要求。对牧草切根机结构进行分析，明确结构特点，找出可能存在的一些问题。提出改进或预防缺陷的措施。根据该机结构特点，提出多种方案，综合对比分析，选择最为理想的传动系统、切跟机构。制定出详细的设计方案。绘制出装配图。

选题的依据及意义：
我国草原辽阔, 总面积达3192亿公顷, 占国土面积41.14%。由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬,再加上政府对草场的保护力度不够,长期无养息放牧, 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场, 解决了草畜矛盾,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。
破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场, 解决了草畜矛盾,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。我国对牧草切根这一破土切根复壮促生技术发展较晚,起步于20世纪80年代,通过对国外的先进经验和国内大量的试验数据积累, 黑龙江省穆棱林业局解全民等研制出自走式果岭梳草切根机, 中国农业大学草业机械工程技术研究中心主任王德成教授研制出9QD2430 型草地点线式破土切根机和9QP2830型草地盘齿式破土切根机,中国农业大学张淑敏等研制的多功能点、条式牧草切根机。虽然我国对牧草切根机进行了大量的试验和研究设计,但相对于欧美等发达国家来说,我国在草地畜牧业上的投入相对较少,在技术水平、制造手段和工艺设计等方面还存在很大差距, 我国牧草切根机的设计仍然不够成熟,仍需进一步改进和完善。

本课题研究内容
本次设计的牧草切根机主要由悬挂架、机架、传动链、凸轮机构、切刀驱动机构、限深轮等组成。悬挂架采用典型的三点悬挂机构, 悬挂在大于40kW的轮式拖拉机上,当拖拉机在草地上工作时,由拖拉机后动力输出轴经万向节传动轴将动力传送到切根机齿轮变速箱, 再经过齿轮变速箱通过传动链将动力传递给凸轮机构, 再由凸轮机构将动力传递给切刀驱动机构,从而带动切刀垂直入土,一次切根完成后再通过凸轮机构的旋转带动切刀快速出土,从而实现切根作业。当需改变切根速度时可以通过改变链轮的大小来实现, 切根深度通过限深轮调节，机体长为1200mm、宽为750mm、高为540mm。
本课题研究方案
先从全球牧草情况分析中得出，破土切根技术是目前最为科学的改良方法。结合相关文献，从总体结构、工作原理入手，设计主要工作部件，计算数据。
研究的创新之处
大大改良了退化草场, 解决了草畜矛盾

研究过程(含完成期限)
第5周——查阅资料，拟订课题
第6周——查阅相关牧草切根机械的设计资料，并进行概述和文献综合。
第7-9周——完成机架部分的机械设计并绘制装配图。
第10-12周——完成刀具及传动部分的机械设计并绘制装配图和部分零件图。
第13周——完成所有的图纸并进一步修改。
第14-15周——在以上基础上完成毕业设计说明书一篇。
第16周——修改设计，并定稿。
第17周——答辩，提交相关材料，结束

牧草切根机机架的设计

内容简介：: 本科生毕业论文（设计）选题审批表毕业论文（设计）题目牧草切根机的设计机架设计指导教师职称学生具备条件熟练做图的能力、演算的能力，以及独立分析问题的能力选题完成形式毕业论文和图纸内容简要：我国草原辽阔 , 总面积达 3192 亿公顷 , 占国土面积由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬 ,再加上政府对草场的保护力度不够 ,长期无养息放牧 , 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明 ,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。从而开始研究设计牧草切根机。分析牧草切根机的工作原理、特性，要明确牧草切根机的装置组成以及性能要求。对牧草切根机结构进行分析，明确结构特点，找出可能存在的一些问题。提出改进或预防缺陷的措施。根据该机结构特点，提出多种方案，综合对比分析，选择最为理想的传动系统、切跟机构。制定出详细的设计方案。绘制出装配图。系主任签字：年月日院长签字：年月日选题的依据及意义：我国草原辽阔 , 总面积达 3192亿公顷 , 占国土面积由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬 ,再加上政府对草场的保护力度不够 ,长期无养息放牧 , 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明 ,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下 ,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场 , 解决了草畜矛盾 ,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下 ,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场 , 解决了草畜矛盾 ,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。我国对牧草切根这一破土切根复壮促生技术发展较晚 ,起步于 20 世纪 80年代 ,通过对国外的先进经验和国内大量的试验数据积累 , 黑龙江省穆棱林业局解全民等研制出自走式果岭梳草切根机 , 中国农业大学草业机械工程技术研究中心主任王德成教授研制出 9草地点线式破土切根机和 9草地盘齿式破土切根机 ,中国农业大学张淑敏等研制的多功能点、条式牧草切根机。虽然我国对牧草切根机进行了大量的试验和研究设计 ,但相对于欧美等发达国家来说 ,我国在草地畜牧业上的投入相对较少 ,在技术水平、制造手段和工艺设计等方面还存在很大差距 , 我国牧草切根机的设计仍然不够成熟 ,仍需进一步改进和完善。本课题研究内容本次设计的牧草切根机主要由悬挂架、机架、传动链、凸轮机构、切刀驱动机构、限深轮等组成。悬挂架采用典型的三点悬挂机构 , 悬挂在大于 40轮式拖拉机上 ,当拖拉机在草地上工作时 ,由拖拉机后动力输出轴经万向节传动轴将动力传送到切根机齿轮变速箱 , 再经过齿轮变速箱通过传动链将动力传递给凸轮机构 , 再由凸轮机构将动力传递给切刀驱动机构 ,从而带动切刀垂直入土 ,一次切根完成后再通过凸轮机构的旋转带动切刀快速出土 ,从而实现切根作业。当需改变切根速度时可以通过改变链轮的大小来实现 , 切根深度通过限深轮调节，机体长为 1200为 750为 540 本课题研究方案先从全球牧草情况分析中得出，破土切根技术是目前最为科学的改良方法。结合相关文献，从总体结构、工作原理入手，设计主要工作部件，计算数据。研究的创新之处大大改良了退化草场 , 解决了草畜矛盾研究过程 (含完成期限 ) 第 5 周查阅资料，拟订课题第 6 周查阅相关牧草切根机械的设计资料，并进行概述和文献综合。第 7 完成机架部分的机械设计并绘制装配图。第 10 完成刀具及传动部分的机械设计并绘制装配图和部分零件图。第 13 周完成所有的图纸并进一步修改。第 14 在以上基础上完成毕业设计说明书一篇。第 16 周修改设计，并定稿。第 17 周答辩，提交相关材料，结束设计。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）题目牧草切根机的设计机架设计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。毕业设计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院长签字：年月日毕业设计说明书中文摘要牧草切根机的设计机架设计摘要针对典型草场板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题 ,设计了牧草切根机具。该机采用凸轮机构驱动直切刀对牧草进行垂直切根 ,减小了切根阻力和切缝宽度 ,通过简单操作可实现对不同间距、不同深度牧草进行切根作业 ,从而达到切断亚表层下的横走根茎、改良草地 ,扩繁促生的效果。经速度、加速度和受力分析证明 ,该机满足了设计要求 ,是比较理想的牧草切根机械。关键词牧草切根机凸轮直切刀设计毕业设计说明书外文摘要 n to of in a of to of in of As by of to of It is a - 1 - 目录 1 引言 . 1 计背景 . 2 洲零耕草原改良 . 2 国畜牧机械的现状 . 3 草机械化切根复壮促生繁育工艺 . 3 土改良理论 . 4 土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响 . 4 2 总体结构和工作原理 . 4 3 主要工作部件的设计 . 5 切刀的选择 . 5 带传动的设计 . 9 轮的结构设计 . 10 轮变速箱的设计 . 11 根机切根宽度和深度的设计 . 14 根宽带的设计 . 14 根深度的调节 . 15 块机构 . 16 轮机构 . 16 结论 . 17 参考文献 . 18 致谢 . 19 毕业设计说明书中文摘要牧草切根机的设计机架设计摘要针对典型草场板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题 ,设计了牧草切根机具。该机采用凸轮机构驱动直切刀对牧草进行垂直切根 ,减小了切根阻力和切缝宽度 ,通过简单操作可实现对不同间距、不同深度牧草进行切根作业 ,从而达到切断亚表层下的横走根茎、改良草地 ,扩繁促生的效果。经速度、加速度和受力分析证明 ,该机满足了设计要求 ,是比较理想的牧草切根机械。关键词牧草切根机凸轮直切刀设计毕业设计说明书外文摘要 n to of in a of to of in of As by of to of It is a 目录 1 引言 . 1 计背景 . 2 洲零耕草原改良 . 2 国畜牧机械的现状 . 3 草机械化切根复壮促生繁育工艺 . 3 土改良理论 . 4 土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响 . 4 2 总体结构和工作原理 . 4 3 主要工作部件的设计 . 5 切刀的选择 . 5 带传动的设计 . 9 轮的结构设计 . 10 轮变速箱的设计 . 11 根机切根宽度和深度的设计 . 14 根宽带的设计 . 14 根深度的调节 . 15 块机构 . 16 轮机构 . 16 结论 . 17 参考文献 . 18 致谢 . 19 - 1 - 牧草切根机的设计 1 引言牧草营养丰富，适应性强，适口性强，喂饲效果好，是我国发展草原畜牧业十分宝贵的草场资源。天然牧草草原由于长期无养息、超载放牧和家畜踩踏啃食，加之气候因素的影响，草地土壤出现板结性退化。同时，牧草自身强大的地下横走根系，使土壤的通透性变差，也影响到土壤的物理化学性状和土壤有效肥力的发挥。具体表现为植被总体状况差，抵御环境变化能力变弱，最终发生逆向演替；土壤出现板结、肥力减弱、盐碱化、沙化。多年生牧草在自然环境中以无性繁殖 (依靠根茎繁殖 )为主，有性繁殖 (种子 )为辅，要求土壤疏松，透气性强。对已利用的草地实施松土改良在国外已经得到普遍认可。在此基础上，国内学者尝试围栏封育、轻耙松土、浅耕翻松土或补播等草地改良复壮措施，开展了试验性研究，探索，退化草地恢复过程中土壤物理性质、水分、养分状况的变化，认为可以通过封育、耕、粑来调控土壤的物理性质的状态，使之利于对天然降水的利用和植物生长，使得土壤的理化特征得以改善。但对于分布在我国干旱、半干旱地区的天然牧草草地来说，传统犁耕和土壤翻转的松土方式，使暴露的土壤极易风蚀、水蚀、沙化，土壤环境进一步恶化，针对这一现象，通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明 ,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下 ,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场 , 解决了草畜矛盾 ,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。我国对牧草切根这一破土切根复壮促生技术发展较晚 ,起步于 20世纪 80年代 ,通过对国外的先进经验和国内大量的试验数据积累 , 黑龙江省穆棱林业局解全民等研制出自走式果岭梳草切根机 , 中国农业大学草业机械工程技术研究中心主任王德成教授研制出 9草地点线式破土切根机和 9中国农业大学张淑敏等研制的多功能点、条式牧草切根机。虽然我国对牧草切根机进行了大量的试验和研究设计 ,但相对于欧美等发达国家来说 ,我国在草地畜牧业上的 - 2 - 投入相对较少 ,在技术水平、制造手段和工艺设计等方面还存在很大差距 , 我国牧草切根机的设计仍然不够成熟 ,仍需进一步改进和完善。本文针对我国天然草场严重退化现状 ,根据山西农业大学工学院研究生杨加庆和院长郭玉明教授的牧草复壮促生破土切根机设计 ,以机械化切根复壮分蘖促生自我繁育工艺为依据，尝试设计适用于我国草场的切根机。计背景我国草原辽阔 ,总面积达 3192亿公顷 ,占国土面积由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬 ,再加上政府对草场的保护力度不够 ,长期无养息放牧 , 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明 ,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下 ,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场 , 解决了草畜矛盾 ,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。洲零耕草原改良几十年来，在美洲草原地带开展的所谓的“绿色革命”，目的在于通过改良草地以及提高饲草产量及质量，从而达到增加畜产品产量的目的。同时力求减少燃料、肥料、种子、人工及机械的费用，努力提高经济效益。这种绿色革命赖以进行的基础则是草原改良和零牧。零耕草原改良就是不进行耕作、不清除原有植被，直接在草原上补播优良牧草以改良退化了的草原。这种草原改良的概念已经出现很多年，但由于未能解决一种适用于草原地区的免耕播种机械以及相应的技术措施而未能真正达到适用阶段，直到约翰迪尔公司研制的 1550 型强力耕播机问世后，上述问题才得以完满解决。与传统的草原更新方法相比，零耕改良法效率高和成本低的优点，非常突出。零耕作改良是“一步法”作业，一次作业就完成开沟、播种、覆土等作业，可以说是“毕其功于一役”，效率当然很高。而传统的更新法要犁、耙、播多次作业，有事多达七次。作业次数多，工效就低，人工、机械、燃料费用也就必然增高。根据史密斯教授的试验，两种草原改良法每天作业 10 小时完成的公顷数。零耕法与传统法分别为顷，工效对比是 100:16。而两者的成本对比却是 32:125。 - 3 - 国畜牧机械的现状我国是一个畜牧业大国，肉类、水产品和禽蛋产量已连续 10 多年居世界第一位。目前我国的养殖业中，农村分散饲养的产品量占全国总量的 80%以上，规模化饲养一般都分布在大城市郊区。我国地域广，市场分散，不同于发达国家的集约化程度高和市场相对集中的饲养特点，但发展趋势是以适度规模饲养和分散饲养相结合，并将持续相当长的时间。其中城市郊区以规模饲养为主，解决城市居民消费需要；在经济发达的沿海城市。以集约化为主，形成养殖产品的出口基地；在农村，主要以适度规模和散养为主，利用丰富的农村饲料资源解决农民生活水平提高的需要。我国畜牧机械经过“七五”、“八五”科技攻关获得迅速发展，进入“九五”，发展趋于平稳，其发展优势在于能够依据我国国情，从北方牧区的草地畜牧机械开始，逐渐向半农半牧区、农村和城市郊区发展，由盲目学习外国向适合我国国情的节粮型、食草型畜牧业发展，目前已经由简单的人工和半机械发展为多门类、多品种的单台使用和中小型成套综合机械，开发出具有中国特色的、适合我国养殖业特点的畜牧机械产品。草机械化切根复壮促生繁育工艺羊草是典型性依靠营养繁殖的牧草，其强烈的根茎繁殖能力和穿透能力，使它能够在多种环境中成为建群种、优势种，甚至纯群种。这一特点使得羊草群群落易发生自反馈机制，自身强大的地下根系，使土壤的通透性变差，进而影响到土壤的物理化学性状和土壤有效肥力的发挥。具体表现为植被总体状况变差，抵御环境变化能力变弱，最终发生逆向演替；土壤出现板结、肥力减弱、盐碱化、沙化。羊草草地复壮就是利用机械化作用手段，在保证技术可靠、社会认可兼顾经济可行的前提下、是受损或退化的羊草群落重新发挥其自繁育功能，抑制其自反馈机制，使草地生态重新获得健康，并发挥其调节生态环境与保障人类生存与生活物质资料的双重功能。充分利用羊草主要依赖带有分蘖点的根茎繁殖实现自我繁育的生物学特性，提出切根，段促进羊草复壮促生；针对土壤板结这一现象，提出破土疏松方式打破土壤亚表层板结，改善羊草扩繁环境。从以上基本农艺要求，使用主动型盘齿式切刀实施机械化破土切根做业，在这种机械化操作模式下进一步探讨和细化了羊草机械化切根自我复壮促生繁育工艺 (国家发明专利，公开号： 01243750A)。即：工艺要求使用主动型盘齿式切刀切断亚表层羊草横走根茎，在坚实度高的草地土壤板结层上破开一条窄缝，利用多条纵向或网状间隔并可以短时间即可回填的窄缝，在草地亚表层形成虚实结合的疏 - 4 - 松土壤环境；工艺要求作业时间为每年 3 6 月的羊草返青期之前或者 10 月份之后的羊草生长衰退期的雨 (雪 )前进行；工艺要求切根深度为 100 200根间距为 30 50缝宽度不大于 15土深度大于板结层厚度和羊草根系分布层深度；工艺要求切根时不缠草、不破坏草皮、不出现草根移位错位或被带出土层的现象。进行机械化复壮促生作业后，当年可收获牧草，实现增产。土改良理论退化草原草根与土壤板结严重，其坚实度高，土壤中盘根错节的根系致使土壤透气性减弱，持水能力和孔隙度下降，容重增大，不利于牧草的生长。草原松土可以提高土壤通气性，透水性。板结的草地中植物的根系处在缺氧状态，不能正常呼吸，土壤中的二氧化碳又排不出来，耕松后加强了与大气的气体交换，促进好气性微生物的活动，有利于有机质分解为可吸收的养分。同时耕耘后的土壤透水性增加，有利于根系水分的吸收。松土后，土壤能较多的吸收光能，提高地温，且有利于团粒结构的形成利于牧草的生长。土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响根据中国农业大学工学院对破土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响的试验得出的数据可以看出：破土切根的改良方式对退化羊草草地土壤理化特性产生了影响，虽然在草地仅留下了一条条沟缝，但土壤的板结层被打破，增强了土壤的通透性；羊草横走根茎被切断，使土壤朝着利于植被生长的方向改善。与围封退化草地相比，破土切根的改良方式营造的羊草植被土壤环境均优于后者。其中破土切根对土壤化学性状的影响高于对土壤物理形状的影响，机质含量和全氮含量均有显著改善，其中对有机质含量影响最大，全氮含量次之；对土壤容重、孔隙度的变化虽然影响有限，但保证了土壤遭遇风蚀、水蚀的危险，避免了进行土壤耕作而造成进一步退化的可能。 2 总体结构和工作原理牧草切根机主要由悬挂架、机架、皮带、凸轮机构、切刀驱动机构、限深轮等组成 ,结构如图 2挂架采用典型的三点悬挂机构 , 悬挂在大于 40当拖拉机在草地上工作时 ,由拖拉机后动力输出轴经万向节传动轴将动力传送到切根机齿轮变速箱 , 再经过齿轮变速箱通过皮带将动力传递给凸轮机构 , 再由凸轮机构将动 - 5 - 力传递给切刀驱动机构 ,从而带动切刀垂直入土 ,一次切根完成后再通过凸轮机构的旋转带动切刀快速出土 ,从而实现切根作业。当需改变切根速度时可以通过改变链轮的大小来实现 , 切根深度通过限深轮调节。机体长为 1200为 750为 540 图 2根机结构示意图 1. 三点悬挂架 2. 变速箱 3. 皮带 4. 凸轮机构 5. 滑块机构 6. 机架 7. 切刀驱动机构 8. 限深轮刀 3 主要工作部件的设计切刀的选择在牧草切根中 ,切根刀具的选择是影响切根质量的重要因素 , 选择不当不仅使切根时阻力增大 ,而且还影响作业速度和切根质量。本文选用凸轮机构驱动直切刀 , 入土能力强 ,不撕扯草根 ,不翻动土壤 , 且不易粘土。其直切刀结构示意图如图 3示 , 工作面主要以圆弧面为主。机器工作时凸轮机构旋转，带动滑块在凸轮上沿凸轮边界滑动，从而强制切根刀垂直进入土壤切根，一次切根完成后再通过凸轮的转动带动切根刀快速垂直出土，大大减少了切割阻力与对土壤表层的切缝宽度。 - 6 - 图 3切刀结构示意图直切刀切根部位的运动分析：（ 1）入土点凸轮圆周运动的切向速度则 co ss s o ss o s s i nc o ss i nc o ss i n c o ss i ns i nc o ss i nc o s 轮驱动式直切刀运动分析图（ 2）入土点所示。则 2 - 7 - 可得 0 s 2 s 22 s i ns i ns i n s i nc o ss i nc o s 在某点的瞬时半径凸轮的圆周角速度滑块在该点的瞬时速度和加速度凸轮在该点的瞬时切向素的和径向加速直切刀在该点瞬时速度和加速度选取机器前进速度为 2m/s，凸轮转速为 3r/s，此时凸轮半径为 30 45,30 , 则： 10 6926 10 1394575 s o s/ 254363022 2 m 2s/ 135436302 13 2 m 2s/ （ 3）切根刀受力分析在机体作业时，切刀与土壤的夹角越小，刀刃越锋利，切割土壤时的阻力越小，但同时刀刃的强度越低，越容易产生弯曲和折断。假设切刀受到来自外界的压力为 1P ；来自正面切根刀尖处的土壤阻力为刀受 - 8 - 到的土壤支持力为 N ；土壤与刀面的摩擦力为 F ；其中 f 为刀面与土壤的摩擦因数，摩擦角为 (即 f )；则切刀切根时的受力分析如图 3 其中 : 。各力沿水平方向和垂直方向分解，牧草切根时，切根刀只在垂直方向上移动在水平方向上无移动。水平方向上： 0F， 0 s o s 垂直方向上：切刀受到来自外界的压力 1P ，此压力是凸轮机构转动时 ,半径不断变化而产生的。则： 1 ( a 为此时切刀的加速度 )。受到垂直向上的力为： co ss c 图 3切刀受力分析图由图 3以看出处于凸轮正下方的切根刀的加速度： 2 s 中始终为 0，则终小于 0，为 2只要此处能满足切根要求，其它处则满足。一般牧草切根深度在 200右，假设牧草的切根深度为 200轮的最小半径为 0r ；切根刀的质量为满足： 0202021 2 c o ss i n. 此切根机设计即为合理。 - 9 - 带传动的设计带传动是通过中间挠性件来传动运动和动力的适用于两轴中心距较大的场合 ,在这种场合下，与应用比较广泛的齿轮传动相比，带传动具有结构简单、成本低廉等有点。但是带传动的寿命相对较低，为防止皮带在工作一段时间之后因永久伸长而松弛，可采用张紧轮装置，以保持带的张紧。轮的结构设计带轮的结构设计应满足以下要求：结构工艺性好，质量分布均匀，消除制造中产生的内应力，轮槽工作面光滑（表面粗糙度一般不大于 m）以便减少磨损，带轮材料选用体结构如图 3 3示。图 3皮带轮结构图 - 10 - 图 3皮带轮结构图轮变速箱的设计设计轴的一般步骤为：选择轴的材料、初步确定轴的直径、轴的结构设计。主要的原则是：轴的结构越简单越合理，装配越简单越合理。如图 3示为齿轮变速箱中的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈，与传动零件配合的部份称为轴头，连接轴颈与轴头的非配合部份称为轴身，起定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为肩轴。设计应满足 : 的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。轴为阶梯轴便于装拆、轴上沿长度方向开有几个键槽时，应将键槽安排在轴的同一母线上。善轴的受力情况。轴大多在变应力下工作，结构设计时应减少应力集中，以提高轴的疲劳强度，尤为重要。轴截面尺寸突变处会造成应力集中，所以对阶梯轴，相邻两段轴径变化不宜过大，在轴径变化处的过渡圆角半径不宜过小。 - 11 - 图 3的结构图（ 1）扭转强度，合成强度和钢度的计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度。如果还受不大的弯矩时，则采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。并且应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。在进行轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，对于钢制的轴，按第三强度理论，强度条件为： . 10 产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。轴的弯曲刚度是以挠度 y 或偏转角以及扭转角来度量，其校核公式为： ; ; 式中： y 、、分别为轴的许用挠度、许用转角和许用扭转角。（ 2）轴的计算 - 12 - 高速轴直径的选取：有公式3 取高速轴直径为 45d (3) 作用在齿轮上的力齿轮分度圆直径为 8042011 齿轮所受的转矩为 87542109550109550 1 2 0 01133 11 轮作用力圆周力 2 1 8 8808 7 5 4 222 11 向力 821c o (4)弯矩图弯矩图 1 截面 C 1183265)扭矩图扭矩图 1 87542T N 5 0 7 7 48 7 5 4 2580 N用 45 钢制作。轴的质量影响着轴上零件的运行准确度，很重要。 - 13 - （ 6）联轴器联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。（ 7）联轴器的选择原则转矩 T 对中性：对中性好选刚性联轴器，需补偿时选挠性联轴器；装拆：考虑装拆方便，选可直接径向移动的联轴器；环境：若在高温下工作，不可选有非金属元件的联轴器；成本：同等条件下，尽量选择价格低，维护简单的联轴器；（ 8）联轴器的材料半联轴器的材料常用 45、 20，也可用 500 铸钢。链齿硬度最好为 405轴器应有罩壳，用铝合金铸成。用单排链时，滚子和套筒受力，销轴只起联接作用，结构可靠性好；用双排链时，销轴受剪力，承受冲击能力较差，销轴与外链板之间的过盈配合容易松动。在高速轻载场合，宜选用较小链节距的链条，重量轻，离心力小；在低速重载场合，宜选用较大链节距的链条，以便加大承载面积。链轮齿数一般为 12 22。为避免过渡链节，宜取偶数。 - 14 - 根机切根宽度和深度的设计根宽带的设计为方便调节两切根刀之间的间距，取不拆卸刀轴而通过移动套筒的方式调节破土间距。设计结构如图 3示。在支撑轴上作等间距的螺纹孔，套筒与刀架固定，套筒在支撑轴上可左右移动。当需调节切根宽度时，通过移动套筒来实现相邻切根刀之间的间距，从而实现切根宽度的调节，当宽度调节完成后用螺栓固定此位置。图 3调宽带支撑结构示意图根深度的调节切根机工作时，要求切根深度可以自由调节，为了方便其调节设计如图 3示。当调节深度时往里按旋转按钮 5，通过旋转按钮的旋转带动齿轮旋转，带动限深轮上下移动，从而起到调节深度的作用。当深度调节到适用位置时，往外拔出旋转按钮，使里面的齿与带动地轮上下移动的齿轮啮合，起到固定此位置的作用。图 3调深度支撑结构示意图 - 15 - 块机构滑块机构是连接凸轮跟切根刀连接轴的机构。当动力由皮带传动到凸轮时，再通过凸轮把动力输出，驱使切根刀破土切根。在凸轮与直切刀之间通过滑块连接。在滑块的连接跟调节下，使直切刀能够在一个合适的角度下进行切根。轮机构凸轮机构是一种由凸轮、从动件和机架组成的传动机构。凸轮绕轴转动时促使工件沿着预定轨迹做往复运动。也可根据工作性能的要求，将凸轮与机架固定连接（本设计采用），令与从动件以运动副连接的机构为原动件。凸轮机构在运转时凸轮的运动参数是给定的。从动件的运动状况（包括位移，速度，加速度和跃动度等参数）主要取决于凸轮的轮廓曲面参数。反之，为使从动件按某一给定的运动状况运动，需要赋予凸轮相应的轮廓曲面形状。通过对机具功能的考虑和参数的考虑，该机具采用平面凸轮。由于原动力是匀速运动的，且采用刚性结构连接直切刀。但由于凸轮运动的非线性所以可以使直切刀更好的破土和抽出。凸轮机构的基本尺寸主要受两种矛盾的因素所制约。若基本尺寸较大，则相应的机构总体尺寸也较大，造成原材料和加工工时的浪费、机器尺寸过大。而基本尺寸太小，会造成运动失真、机构自锁不良等后果。机构的基本尺寸设计是要寻求合理的结构尺寸，使之能够兼顾矛盾的两个方面。基于凸轮机构的基本尺寸和从动件的运动规律，即可求得凸轮的轮廓曲线坐标。当凸轮机构运转速度较高或者凸轮机构中构件刚性相当小时，构件的弹性变形将对从动件也就是直切刀的实际运动特性产生影响。 - 16 - 结论我国是个地大物博的农业大国，草业占了很大的一部分，对我国的经济有着不可忽略的作用和影响。为适应大面积退化草场的改良需求，我国从 1979 年开始研制推广草原改良机械和技术。国内有关科研单位经多年实验研究，总结出用于不同地区、气候、土壤和植被条件下的天然草原改良方法。该破土切根机应用机械的方法，对高坚实度板结层的人工或天然根茎型或根茎疏丛型牧草进行破土切根，促进牧草复壮与自我繁殖，具有结构简单，重量轻，制造成本低，操作使用方便，工作稳定可靠等特点。该破土切根机将凸轮机构的轨迹可设计性和运动往返性应用到了田间作业机械中，以较小的驱动力得到了较大的切割力，机组工作阻力小，工作效率高。此外，其切刀采用独特的运动曲线，保证在顺利切断草根的同时不翻动土壤，不破坏土壤表皮，可有效地保护生态环境。该机具作业方式灵活，对于退化严重的牧草，以线的方式进行破土切根，加快其恢复。它采用圆弧式直切刀，破土能力强，切根效果好

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