农业收割机工作装置结构设计含开题及12张CAD图
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摘 要谷物联合收割机简称联合收割机，就是收割农作物的联合机，在50年代初被称作康拜因，是能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序，从田间直接获取谷粒的收获机械。农业收割机机的工作装置主要是由收割台、脱粒装置、清选装置等组成，能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序。本文首先，调查了农业收割机的现况；接着，分析了农业收割机类型及各个机构的结构特点，在此基础上选定了各机构方案并进行结构设计；然后，详细计算了各主要零部件的尺寸并进行了校核；最后通过AutoCAD绘图软件绘制了该收割机机的工作装置的装配图及主要零部件图。关键词：收割机；工作装置；结构设计；校核AbstractThe grain combine harvester, which is called combain for short, is a combine for harvesting crops. In the early 1950s, it was called combain. It can complete the harvesting, threshing, stem separation, residue removal and other processes of cereal crops at one time, and directly obtain grains from the field.The working device of agricultural harvester is mainly composed of header, threshing device, cleaning device, etc., which can complete the harvesting, threshing, stem separation, removal of impurities and other processes of cereal crops at one time.In this paper, firstly, the current situation of agricultural harvester is investigated; secondly, the types of agricultural harvester and the structural characteristics of each mechanism are analyzed, on the basis of which the scheme of each mechanism is selected and the structural design is carried out; secondly, the dimensions of each main part are calculated in detail and checked; finally, the assembly drawing and main parts of the transplanters transplanting mechanism are drawn by AutoCAD drawing software Part diagram.Key words: Harvester; Working Device; Structural Design; Check目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 研究的背景和意义11.2农业收割机的定义及分类11.3国内外研究及发展现状21.3.1国内现状21.3.2国外现状2第2章 方案论述及结构设计42.1设计要求42.2农业收割机的结构及工作原理42.2.1农业收割机的构成42.2.2农业收割机的工作原理42.3方案及结构设计52.3.1收割机构52.3.2脱粒机构62.3.3清选机构8第3章 设计计算与校核93.1收割机的参数设计93.1.1割幅B93.1.2生产率As93.1.3功率计算103.2传动机构计算及校核123.2.1各部分传动123.2.2收割各部分机构转速计算133.2.3各部分带轮的选择143.2.4各部链传动173.3收割台设计203.1.1结构分析203.3.2切割器的选用203.3.3刀片的选用213.3.4刀杆的设计223.4脱粒装置设计223.4.1滚筒的型式选择223.4.2滚筒参数计算223.4.3钉齿的选择与设计233.4.4凹板筛的设计243.5中间输送及清洗装置设计253.5.1螺旋推运器设计253.5.2风扇设计273.5.3清选筛设计27总 结28参考文献29致 谢3032农业收割机工作装置结构设计第1章 绪论1.1 研究的背景和意义谷物联合收割机自1996年以来得到了大面积推广，农作物的机械化收获水平大幅度提高，为我国粮食的生产安全作出了巨大贡献，给农民带来了巨大的经济效益。我国的主要粮食产区较为集中，13个粮食主产省区的产量占全国总产量的75%，据相关部门统计，我国小麦机械化收获水平已超过87%，水稻机收水平超过73%，玉米机收水平超过40% 1。随着农村土地集约化经营和农机合作社的建立，我国的农业生产模式逐渐向规模化、大型化经营，另外，粮食单产能力的不断提升对谷物联合收割机喂入量、脱粒分离以及清选能力的要求越来越高，市场对能够实现高效率收获的大型自走式谷物联合收割机的需求将会不断扩大，但大型自走式谷物联合收割机的缓慢发展已成为制约我国机械化收获水平进一步提高的瓶颈，因此，研发具有高效脱粒分离、清选能力的大型自走式谷物联合收割机对于满足我国粮食作物的规模化收获、机械化收获水平的进一步提高已显得尤为迫切与重要。1.2农业收割机的定义及分类谷物联合收割机简称联合收割机，就是收割农作物的联合机，在50年代初被称作康拜因，是能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序，从田间直接获取谷粒的收获机械2。如图1.1所示。 图1.1农业收割机谷物收获机将收割机和脱粒机与中间输送装置连为一体，已得到广泛应用。按照配置结构的不同，谷物联合收割机分为牵引式、背负式和自走式，自走式谷物联收机由于机动性好、生产效率高、作业质量好等显著优点，已完全取代牵引式和背负式联合收割机成为市场主流产品，是实现谷物机械化收获的最主要机型4。目前联合收割机按谷物喂入方式划分，可分为全喂入式和半喂入式两种。1.3国内外研究及发展现状1.3.1国内现状20世纪90年代初期以来，中小型联合收割机收割效率高，可以保证粮食及时收获，丰产丰收，农民使用方便，只需要简单学习便可操作，通过道路的能力和对小麦收获的适应性好，价格便宜，所以成为我国收割机的主要机型8。随着我国科研水平不断提高，农产品的研发也取得了很大进展，农产品开始向国际化方向迈进。同时，农村土地生产结构也发生了调整，农村经济体制成功改革使农村社会生产力得到了解放，生产规模逐渐变大，为了适应新时代的需求和国际化发展的大方向，联合收割机收割将逐步形成规模，一村或者一镇规模化统一使用收割机收割将成为新的趋势。同时，收割机增大割幅，向大喂入量方向发展，也会是市场发展的另一趋势10。我国改革开放以来，没有好的技术基础，虽然中小型联合收割机基本可以满足市场需求，但是大喂入量联合收割机与外国有较大差距，一些关键部件还无法自主研发，只能仿制国外大型联合收割机割台、过桥、清选筛等部件技术来完成对大喂入量收割机的制造13。但是由于精密部件都是引进和仿制的，无法达到技术要求，所以对一些零件之间的配合不够了解，无法达到预期目标，影响了零件之间的相互作用，使得收割机难以长久使用，每年都会出现很多产品质量问题，比如液压失灵、皮带、轴承等易损坏部件的损坏或者是谷物收获时损失太多14。目前，我国联合收割机关键部件参数的在线检测装置的研究 还处在初级阶段，如脱粒滚筒扭矩和转速、发动机 输出功率、粮仓装载量等。1.3.2国外现状1990 年以来，随着对大喂入量收割机的需求越来越强烈，国外联合收割机制造商为达到作物收割的要求和获取更多利益，加大了对大喂入量自走式谷物联合收割机的投资，通过对拨禾轮转速以及对大功率发动机的研究，使联合收割机的喂入量从45kg/s发展到910kg/s。此外，在很多方面都作出了重大技术改进，比如增加液压缸来调节拨禾轮高度，增加过桥长度提升输送能力，使得在保证联合收割机收割率的同时，提高了生产效率15。近几年，国外的先进企业都向通用性联合收获机的方向发展，其中割台是其不可缺少的部分。凯斯公司的代表机型为Case IH 8010，其柔性仿形割台可根据田间作业情况进行自动调节，提高对低矮作物的切割效果；纽荷兰联合收割机 CR9000，其仿形割台可以自动控制割茬高度，并配备新型浮式作业系统17；德国克拉斯公司的代表机型为LEXION系列，其柔性割台配备方向和高度均可在一定范围内自动调节，同时还配备了灰尘吸附装置；美国爱科集团的麦赛福格森9000系列，其联合收获机的拨禾轮可以自动调节转速，可以使其在收割时减少籽粒损失18。近年来，大型谷物联合收割机广泛采用新型的转子式切向分离系统、新型谷物流量调 节器以及新型行走平衡系统，有效提高了谷物联合 收割机的作业效率，改善了作业性能和收获质量 23 。近年来，国外大型自走式谷物联合收割机的 技术发展方向是将收获作业逐步迈向完全自动化，广泛采用液压驱动、电子监测系统、自动化控 制系统，如采用传感器对谷物属性进行在线监测，采用 GPS 辅助系统进行综合管理等，提高谷物联合收割机的作业质量，实现高效、可靠、精准化作业，使联合收割机的使用效能达到最佳化24。第2章 方案论述及结构设计2.1设计要求设计一农业收割机工作装置，主要参数要求如下：2.2农业收割机的结构及工作原理2.2.1农业收割机的构成农业收割机主要由割台、过桥、脱粒滚筒、风机、杂余升运器、清选系统、排草轮、行走底盘、操纵系统、粮仓、籽粒升运器和发动机等组成3。如图2.1所示。1-行走底盘 2-排草轮 3-清选系统 4-杂余升运器 5-风机 6-脱粒滚筒7-过桥 8-割台 9-拨禾轮 10-操作系统 11-粮仓 12-籽粒升运器 13-发动机图2.1农业收割机结构2.2.2农业收割机的工作原理拨禾轮把谷物向后拨送和引向切割器，切割器将谷物割下，割下的作物被拨禾轮推向喂入搅龙,由喂入搅龙推集到割台中部的喂入口,搅龙将作物推向过桥输送器，链耙将作物送入滚筒室,作物在滚筒和上盖导草板的作用下从前向后做螺旋运动，同时在凹板作用下完成脱粒和分离，长茎秸秆被滚筒尾部的排草轮排出。从滚筒凹板分离出的籽粒、颖糠及碎茎秆等脱出物在筛箱和风扇气流等的作用下，分层且落入筛箱不同部位。籽粒从筛孔落下被籽粒搅龙右推,经籽粒升运器送入粮仓。而碎颖糠、碎秸秆在筛箱抖动以及风扇的作用下排出机体外。2.3方案及结构设计农业收割机机的工作装置主要是由收割台、脱粒装置、清选装置等组成，能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序。2.3.1收割机构收割台作用是切割农作物并输送到脱粒装置。如图2.1所示，它由拨禾轮、切割器、分禾器和输送器等组成。拨禾轮把要收割的谷物移到切割器上，当割刀切断作物后，拨禾轮将作物拨到割台。割台的绞龙将割好的谷物堆到割台右部，绞龙上的伸缩扒指将作物送入倾斜输送器，再由倾斜输送器的输送链耙将作物送入滚筒脱粒。图2.2割台（1）切割器谷物联合收割机的收割机装置有往复式和圆盘式两种。往复式利用动刀片相对于护刃器上的定刀片做左右往复切割运动将禾株切断，可以用于各种割幅的联合收割机；圆盘式收割器作回转运动，优点是振动较小，但是其割幅一般不能超过1.5 m，目前已经很少使用。割刀传动示意图如图2.3。 图2.3割刀传动示意图（2）割台绞龙割台螺旋的外径不能太大，如果外径过大，则割台结构庞大，但是还应使其可以容纳割下的谷物，一般叶片高度为100 mm。同时，割台螺旋的螺距大小决定着对谷物的输送能力，采用螺旋叶片输送麦秆时，必须先克服麦秆与叶片之间的摩擦，才能使麦秆进入到扒指范围，其螺距越大，输送能力越强，螺距越小，输送能力也相对变弱，一般根据其螺旋升角和内径决定。如图2.4所示。图2.4割台绞龙结构（3）拨禾轮拨禾轮主要是由带弹齿的管轴、辐盘、偏心辐盘、主辐条（左、右两组）、偏心辐条、曲柄、拨禾弹齿等组成。幅盘上的辐条与拨禾齿轴铰接，在拨禾齿轴的右端有曲柄连接偏心幅盘上的辐条，右侧幅盘与偏心幅盘的两组辐条基本相同，长度也相等。偏心距的长度一般为5080 mm，曲柄与两个轮盘铰接在一起，曲柄长度要和偏心距长度相等，保证拨禾轮工作时可以产生偏心运动。图2.5偏心拨禾轮2.3.2脱粒机构脱粒装置的种类和型式很多，按谷物流向可分为轴流式和切流式。谷物从滚筒一端喂入，顺滚筒轴线方面运动，从滚筒另一端被抛出，称轴流式；谷物顺滚筒圆周方向运动的，称为切流式。脱粒方式对比如下：（1）纹杆式滚筒谷物被高速旋转的纹杆从入口处抓取后从纹杆与栅格式凹板间通过, 被揉搓并兼有冲击和挤压而进行脱粒。通过调整入、出口间隙和滚筒转数, 脱麦类、大豆质量较好, 通过性能强, 生产效率高, 茎杆破碎少, 分离谷粒能力强。收获水稻糙米率高, 田间损失在10 %左右。（2）钉齿式滚筒作物受钉齿的猛烈打击, 并在滚筒钉齿与凹板钉齿侧面所构成的间隙, 受磨擦和挤压而脱粒。抓取能力强, 冲击力大, 能脱较潮湿和难脱的谷物, 生产效率高, 但易破碎, 收获大豆破碎率在4 % 7 %。水稻脱谷, 脱粒净, 有糙米, 综合损失在5 %左右。（3）弓齿式滚筒谷穗在弓齿的打击和梳刷作用下脱粒, 常用于半喂入脱粒机械上。机型小巧灵活, 适应小地块作业。脱粒性能好, 破碎少无糙米, 可减少粮食损失,综合损失为1 %。但生产效率低, 不适应倒伏严重的地块, 分禾器压倒造成损失。（4）杆齿或板齿式轴流滚筒谷穗经滚筒上的钉齿多次打击、梳刷、滚筒与栅格或冲孔筛式凹板间碾压,并在螺旋导板的作用下轴向运动, 进行揉搓,完成脱粒功能。切式流脱粒机构组成包括圆柱滚筒和凹板筛。脱粒机构如图1.7和1.8所示。滚筒如图1.9所示。凹板筛如图2.0所示。图2.6脱粒机构图2.7脱粒机构简图图2.8滚筒轴简图图2.9凹板筛简图2.3.3清选机构清选装置是水稻联合收割机的重要工作部件，它的功用是将经脱粒装置脱下和分 离装置分出来的谷物混合物中的颖壳、碎茎和断穗等清除干净，将细小夹杂物排出机外，以得到清洁的谷粒。对分离装置的性能要求是:谷粒中的混杂物应少于2%；清选时谷粒损失不大于脱出谷粒总量的0.5%；其生产率应与收割、脱粒装置相适应。常用的清选原理大致可分为两类: 一类是按照谷粒的空气动力特性(悬浮速度) 进行清选。另一类是利用气流和筛子配合进行清选。谷粒的尺寸一般以长度，宽度和厚度表示。使用表明，有了气流的配合可将轻杂物吹离筛面，并吹出机外，有利于谷粒的分离，当气流的作用力抵消了物料的重量而使物料处于疏散状态时，分离效率最高。故风扇筛子式装置比较简单，高效。清选机构简图如图2.1所示。图2.1清选机构简图图2.2筛架的运动结构简图第3章 设计计算与校核3.1收割机的参数设计3.1.1割幅B割幅是指联合收割机两分禾器尖端之间的距离。根据任务书给出的要求：取B=2.5m3.1.2生产率As（1）定义生产率是指单位时间联合收割机所收割水稻的面积。生产率由割幅、作业速度等决定，公式为： (亩/时） （3-2） 式中 As 生产率 5.4单位换算系数 作业时间利用系数=0.5 B 割幅2.5m Vm作业速度0.52m/s因为一般小型水稻联合收割机生产率一般为2.53.5亩/时代入数值算得： =即1.03km/h (3-3)（2）作业速度Vm作业速度是指联合收割机作业时的前进速度。小型半喂入喂入自走式联合收割机作业速度一般为0.41.2km/h，根据生产率确定作业速度。即作业速度为：取 Vm=0.285m/s(1.03km/h)（3）谷物收割机的喂入量q(kg/s)： 喂入量由割幅、作业速度等决定，其关系为： （3-4） 式中 q喂入量 kg/s B割幅 2.5m M作物单位面积产量 M=6750千克/公顷 割下作物中谷粒与茎秆的比例，即草谷比比，=0.43 C常数 C=10 由上公式算得： 3.1.3功率计算（1）行走部分功率Nx 轮式行走装置需用功率由以下经验公式算得： （3-5） 式中 f 驱动轮的滚动阻力系数，在湿地上f=0.18左右 G联合收割机的重量 估算为5050kg Vm联合收割机的作业速度0.285m/s 行走装置的传动效率系数，=0.850.90取=0.85 代入数值算得： （2）收割部分功率Ns切割器需用功率：切割器功率包括切割功率Nq和空转率Nh。空转功率包括两部分摩擦消耗功率Nm和惯性消耗功率Ng。即： （3-6） （3-7） Vm-前进速度(m/s) B-机器割幅（m） Lo-切割每平方米茎秆所需功（kg.m） 割小麦：Lo=10-20kg.m; 割牧草：Lo=10-20kg.m。 Nh与切割器的安装和技术状态有关。一般每米割幅需要空转功率为0.6-1.1千瓦。 （3）拨禾轮需用功率Nb （3-8）P -拨禾轮压板单位副宽的阻力，一般P=4kg/m；B -拨禾轮的宽度。-拨禾轮的圆周速度在割小麦时小于3米/秒在割水稻时小于1.5米/秒 （4）集谷搅龙需用功率Ng集谷搅龙需用功率由以下经验公式计算： Ng=Q（Lh+H） （3-9） 式中 Q为螺旋输送器生产率，割台螺旋推运器的生产率和喂入量是相等的，即Q=1.31kg/s Lh螺旋输送器的长度为1.4，即Lh=1.4m另一个长度为0.8m H 螺旋输送器的升运垂直高度，本设计中采用的螺旋推运器有水平安装也有倾斜安装的，其中一个为0m另一个为0.67m 螺旋推运器的倾斜安装修正系数，倾斜角为0，=1,另一个倾斜角度为32度=1.2 将数据代入公式得，割台螺旋推运器的功率 N=1.31（0.8+0）1=1.048kw N=1.31(1.4+0.67) 1.2=3.25404kw （5）立式割台横向输送装置的需用功率Nz取横向输送装置需用功率为0.5kw夹持链输送装置需用功率Nz取夹持链输送装置需用功率为0.7kw（6）脱粒装置的需用功率Nt脱粒装置的需用功率根据以往经验大概范围为6.7kw7.83kw，考虑到本设计为联合收割机，因此计算时取Nt=7.8kw。以上所计算的各部分需用功率均为各部分所需的平均功率且不包括中间传动的需用功率。由于田间土壤、地形的变化，行走速度的差异、作物生长情况和湿度的变化以及杂草等因素的影响，使联合收割机的工作负荷是不稳定的，所需的功率经常在变化。为此，选择发动机的时候，不仅要根据功率的平均值，还要考虑到负荷最严重时所需要功率的最大值，让发动机有足够的储备功率，以保证联合收割机在各种条件下都能正常工作。储备功率约为平均功率的1/3,同时考虑到中间传动机构需用功率，总功率应再乘以系数。因此Ns=（Nq+Nb+Ng+Nz+Nt+Nj+Ny）1+（1/3）+0.1 （3-10）综合以上，代入数值算联合收割机总功率为： N=Ns =73.8kw81kw通过计算可知所选发动机机功率满足联合收割机所需功率。3.2传动机构计算及校核在考虑联合收割机的传动路线设计的时候，我们必需注意到联合收割机的以下几个特点：一是它的工作季节性非常强每个季节头尾只有15-20天左右，时间非常紧，因此收割机的辅助系统传动系统必需工作可靠，尽量少出现故障，以免耽误了宝贵的工作时间。二是与其他机械相比，它是移动式作业机械，因此传动系统重量应该尽量轻。三是与其他农机具相比它的传动部件特别多，所以考虑到以上几点，它的传动路线设计应考虑如下原则：整个传动路线尽量简单，有条理，全机传动分两条路线：一条是割台传动路线，一条是脱粒清粮传动路线，两条路线互不相干。割台传动和脱粒机的传动都设有中间传动轴，保证传动可靠，故障少，传动系统拆装、保养方便。各传动部分不存在互相交叉或重叠的情况。尽量采用三角皮带传动，少采用链传动，只有在距离太小不适合三角皮带传动或太大时，才采用链传动。因皮带传动重量轻、价格便宜、传动效率高、使用保养方便、噪音少，且超载时能自动打滑，起安全离合作用。收割机上所有皮带传动都应有张紧轮装置，因皮带易于拉长。因收割机上需要带动的工作部件特别多，所以应尽可能设置一中间传动轴，以便分别带动其他机构运动。3.2.1各部分传动在变速箱中有两条动力传输路线，一条是传到收割机后桥驱动收割机前进，即为联合收割机行走部分提供动力；另一条是传动至分动器再由分动器传至收割部分和液压提升装置，为收割部分各机构和液压提升装置提供动力。整个收割部分有六个运动部件，分别为割刀、拨禾轮、横向输送装置、夹持输送链、脱粒装置、螺旋输送器。其中拨禾轮、割台搅龙、输送槽、脱粒装置、螺旋输送器的运动形式为旋转运动，根据联合收割机传动路线设计原则，本设计把拨禾轮、割台搅龙、输送槽、脱粒装置、螺旋输送器之间的传动都用皮带轮、链轮等方式传动。考虑到上述传动路线设计原则，收割部分传动路线如下：动力由发动机经带轮输出到中间轴，再由中间轴将动力进行分配，一部分经由传动箱传递给变速箱；另一部分经另一个带轮分别传动给水平安装的搅龙和夹持链。传入变速箱的动力又经过分配一部分传递给行走装置的后桥；另一部分经联轴器传递给传递给分动箱，再由分动箱分别传动给液压泵和割台部分。传入水平放置的搅龙经过链传动将其中动力分别分配给脱离滚筒和倾斜放置的集谷搅龙，完成谷物输送工作。分动箱由万向节传入割台部分，由割台经带轮将动力分别给横向输送装置和传动箱。传动箱分别经过蜗轮蜗杆的减速和曲柄摇杆机构将动力由三角带传动给拨禾轮和割刀部分。分别驱动拨禾轮转动和割刀左右移动。3.2.2收割各部分机构转速计算（1）割刀曲柄转速 （4-1） 式中 -割刀的切割速度 ,速比取值为1.21.8取=1.4 代入得 =1.2m/s S-割刀的行程76.2mm 代入数值的 n=473r/min（2）拨禾轮的转速 （4-2） 式中 拨禾轮线速度 ,为拨禾轮速度比值为1.73.0，取 代入得=2.08 D 拨禾轮直径D=0.9m代入数值得 n=23r/min（3）集谷搅龙的转速 (4-3)式中 n表示集谷搅龙转速表示充满系数一般取0.2表示输送物容重取591kg/mQ表示集谷搅龙的生产率，取1.31kg/sK表示考虑螺旋输送器倾斜降低系数，倾斜放置取0.58；水平放置取1S表示螺旋输送器的螺距，倾斜放置取80mm，水平放置取60mmR表示螺旋输送器叶片大径，倾斜放置取70mm，水平放置取50mmr表示螺旋输送器叶片小径，倾斜放置取28mm，水平放置取18mmn=906r/min;n=737r/min（5）脱粒装置的转速 （4-4） 式中 V对于半喂入轴流式脱离滚筒线速度一般为1316m/s，取V=15.5m/s D滚筒直径(顶高直径) 等于齿根圆直径加上两倍的弓齿高，对于大中型机取h=7075mm,对于小型联合收割机，齿根圆直径D0 =300330mm，取D0=404mm，钉齿高h=5060mm，取h=68mm，D=D0+2h=540 代入数值得 n=550r/min夹持链输送输送速度根据经验得其输送速度为0.82m/s根据其链片之间的距离为35mm由此可得其转速为n=23.428r/min (4-5)3.2.3各部分带轮的选择1）第一级输出带轮设计（1） 确定计算功率（kw） (4-6） 式中： Pc 计算功率 Ka 工作情况系数, 值为1.2 P 输出功率 即为发动机功率15.7kw Pc= 1.215.7=18.84KW 因此根据其传动转速和功率确定选用窄V带（2） 选择窄V带的带型 根据Pc=18.84KW，n=3000r/min，由图3.2确定选用SPA型带。 图3.2 窄V型带选择 （3） 确定带轮的直径 A型带的最小基准直径为75mm，带轮的基准直径系列如下50，（53、56、60）63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212，224，236，250，265，280，315，355，375，400，425，450，475，500取基准直径即小带轮直径为=125mm, 大带轮的直径为 (4-7）得 根据基准直径系列，取=250mm. 取大带轮的直径为250mm。 传动比 （4-8） 得： 中心距 0.72262.5750 取710mm=2014.55查表取为2030mm再由公式=717mm (4-9)根据d=125，n=3000r/min查表得：； (4-10)Z表示皮带的根数表示包角系数 取0.995表示长度系数 取1.025 取带数3 (4-11)2）第二级传动带轮取基准直径即小带轮直径为=140mm, 大带轮的直径为 （4-12）得 根据基准直径系列，取=250mm. 取大带轮的直径为250mm。 传动比 （4-13） 得： 中心距 0.72273780 取380mm=1380.57查表取为1420mm再由公式=399mm根据d=140，n=1470r/min查表得：； (4-14)Z表示皮带的根数表示包角系数 取0.995表示长度系数 取1.025 取带数为23.2.4各部链传动1）第一级链轮设计（1） 确定计算功率（kw） (4-15） 式中： 计算功率 工况系数, 值为1.2 主动轮齿数系数, 选齿为17故值为1.52 多排链系数，为一排取1 P 输出功率 即为12kw Pc= =17.33KW （2） 选择链型 根据Pc=17.33KW，n=806r/min，由图3.3确定选用16A。 图3.3 链型的选择（3） 确定链轮的齿数 链轮的齿数优先选择的齿数如下17.19.21.23.25.38.57.76.95.114取小链轮齿数为=17, 大带轮的直径为 （4-16）得 根据基准直径系列，取=19. 初定中心距为=127 计算链节数其余在上面均涉及代入=28.02取整为28节传动最大中心距为 最大中心距 中心距计算系数，由查表得0.24949代入得=126.742）传入夹持链动力链的设计（1） 确定计算功率（kw） (4-17） 式中： 计算功率 工况系数, 值为1 主动轮齿数系数, 主动轮齿数取17值故为1.52 多排链系数，为一排取1 P 输出功率 即为功率2kw P= =3.04KW （2） 选择链型 根据P=3.04KW，n=806r/min，由图3.3确定选用08A。（3） 确定大链轮的齿数 取小链轮齿数为=17, 大带轮的齿数为 (4-18) 得 根据基准直径系列，取=25. 初定中心距为=380 (4-18)计算链节数其余在上面均涉及代入=80.41取整为80节传动最大中心距为 (4-19) 最大中心距 中心距计算系数，由查表得0.2497代入得=126.74383.733.3收割台设计3.1.1结构分析本联合收割机割禾器的割刀选用往复式割刀，它是由动刀片、刀杆、定刀片、压刃器等组成。当刀杆作往复运动时，动刀片与定刀片形成剪切，将杂草茎杆切断。割刀总成详见图3.4。 图3.4 割刀系统示意图定刀架与动刀架总装见图3.4和3.5，且定刀片固定，动刀片靠刀杆头3带动刀杆4一起往复运动从而形成切割。图3.4 定刀架示意图图3.5 动刀架示意图3.3.2切割器的选用立式割刀的作用主要是切断切割区和未切割区之间水稻茎杆的纠缠，以减少拉扯损失，考虑到尽量减小割台的重量，选用小刀片、小行程的标准型往复式切割器。切割器主要零部件材料及热处理要求如表3.6表3.6 切割器主要零部件材料及热处理要求零件名称材料热处理要求动刀片T9钢或45#钢（渗硼）渗硼层0.08-0.15mmi淬火区硬HRC48-56,非淬火区硬度不大于HRC35刀杆35#冷拉钢/护刃器KT33-8可锻铸铁或45号钢,35mn钢锻造护刃器与动刀接触面热处理硬度HRC40-48标准型动刀片结构见（图3.6）图3.6 动刀片结构标准型动刀片L的尺寸有多个标准，见表3.6表3.7 标准型动刀片的尺寸abcdefg76-1.075+0.551+0.15中5.517-3.020+0.59+0.53.3.3刀片的选用由于侧割刀的刀片选用还没有统一国家标准，生产厂家多各自采用原收割机使用的现成刀片。有用大刀片（GB1211-86光刃动刀片）的，有用小刀片（久保田）的，也有设计自制或定制的。选用大刀片还是小刀片好，从理论分析到实际使用效果来看，有必要达成一个统一认识，便于今后的标准化制定。图3.7 收割机侧割刀照片和刀片分析图剪切时刀片对枝杆产生的向外推力面积最大，全开口面积分别是大刀片的1.67倍，小刀片（节距50）的2.35倍；半开口面积更是分别达到2.79倍和3.94倍。小刀片（节距50）的开口、开口面积均最小。 按公式Ft=tg(1/2)Fj 计算，结果列于表4-3表3.7 割刀剪切开口面积，推力比较表大刀片节距76.2mm小刀片节距76.2mm小刀片节距50mm全开口面积()14.2323.8210.12半开口面积()1.684.691.19剪切角(度 )604040剪切推力Ft0.5770.3640.3643.3.4刀杆的设计刀杆长度根据割幅来定，上面已确定割幅为2500mm,用25对小刀片，刀杆总长确定为2550 mm，两边稍留有余地即可。连接板与刀杆从左至右6，7，8铆钉同时铆钉，相应的一套刀杆上连接板要从右至左第6，7，8铆钉与刀杆同时铆钉，以形成差动。两刀杆之间的距离由导向块垫块来调节，导向块的作用有两个，一个是导向，使两刀杆只能在导向槽内作往复运动，二是限制两刀杆之间的距离。导向杆起导向与限位作用，取150 mm左右。刀架工艺要求：方钢上面的三个120297的垫块必需同一道工序加工出来，且保证垫块上表面在同一个平面上，允差为0.01，且均布；各焊缝要牢固，不许夹渣。3.4脱粒装置设计3.4.1滚筒的型式选择滚筒的型式对脱谷机构的工作性能有一定的影响，常用的滚筒大致有两种不同的型式，即开式滚筒和闭式滚筒。开式滚筒对茎秆的打击力大，功率消耗也大，保持茎秆的完好率较差，最适用于全喂入脱谷机构。闭式滚筒，禾穗只受到梳刷和打击作用，大大减少了断穗断枝和断秆的现象，同时对空气的搅动也小，消耗功率小。 综上，为满足收割机的总体要求，本设计采用闭式滚筒。3.4.2滚筒参数计算（1）滚筒的直径通常为了避免缠草，其最小齿根圆的直径应保证齿根圆的周长大于最高禾长。 即要求： 式中-滚筒的最小齿根圆直径 L-割下最高秆的禾长本设计取滚筒齿根圆直径为404毫米，则滚筒周长为1268毫米，大于一般南方水稻的最高秆长。再根据得到的齿根圆直径，选择合适的弓齿高度h，然后根据以下公式确定滚筒的工作直径D 取弓齿高度为68毫米，得到滚筒直径D=540mm（2）滚筒的长度L实验研究表明 当L=500mm时，脱净率为9899%，分离率为85% 当 ，功耗增大，碎秆多。经验数据表明滚筒长度L与割副B的比值L/B=0.50.6比较适合。又割副B=1.2m,为满足收割机的整体配置，本设计取滚筒长度为700mm（3）滚筒的转速n滚筒的转速，按下列公式计算： 式中 D-滚筒的直径本设计取V=15.5m/s，计算得到n=550转/分。3.4.3钉齿的选择与设计（1）滚筒齿的选择钉齿是滚筒的主要脱粒元件，但不同型式的脱谷机构工作时要解决的矛盾不同，所以钉齿也要有不同的形式与以适应。一般可分为喂入齿（梳整齿）和脱粒齿。如下图所示1-第一梳整齿 2-第二梳整齿 3-第三梳整齿 4-加强齿 5-脱粒齿图3.8 弓齿简图由上图可知梳整齿的特点是直径粗，齿比较矮，齿根宽度大，有良好的导禾作用和疏散稻束作用，所以常安装在滚筒喂入口端的截锥部分，以便迅速使输送来链送来的禾穗进入脱离滚筒。脱粒齿的特点是直径比较细，钉齿较高，齿根窄，有较强的脱粒能力，常安装在滚筒的后部。按NJ108-75规定，弓齿的材料为65钢，淬火部位硬度为HRC45-55，弓齿材料直径为68毫米，齿高6875毫米，圆角半径412毫米，齿根宽度为4065毫米。本设计取弓齿材料直径为5毫米，齿高68毫米，圆角半径12毫米。（2）齿的排列对于半喂入脱粒机构，弓齿的排列螺旋线方向，从喂入口端看要与滚筒旋转方向相反，已有利于谷物向出口端轴向移动。一般整个脱谷室分为三个区，因为各区要解决的矛盾不同，所以弓齿的疏密也不同。第一区梳整区，约占滚筒全长的10%15%，齿与滚筒轴的安装夹角约为7080度，高度为4060毫米，齿根宽为60100毫米。第二区脱粒区，约占滚筒全长70%75%，齿距较小（1520mm），齿数较多，布置较密。齿顶较高，齿脚宽较窄，利于脱粒。第三区排稿区，占滚筒全长的810%，主要功用是排除禾秆，为保持谷物完整，应减少打击次数，安装梳整齿。弓齿排列的示意图如下：A-梳整区疏导脱粒齿 B-脱粒区细脱齿 C-排稿区图3.9 弓齿布置图3.4.4凹板筛的设计（1）凹板筛的型式网式凹板筛的分离能力一般，但筛孔易堵塞，谷物的损失比栅格筛大，同时筛板也不够牢固。冲孔式凹板筛的强度好，但分离能力差。综上本设计采用栅格式凹板筛，它有助于脱粒，分离能力好，损失也少，且坚固耐用。栅格筛的筛孔用钢丝和扁钢组成，本设计采用筛孔长*宽=20*15毫米，其中长为扁钢的距离，宽为钢丝距离。选用材料钢丝以及20*4扁钢，结构如图所示： 图3.10 凹板筛简图（2）凹板筛的包角大多数脱谷机构采用210250度，本设计采用220度。（3）凹板筛间隙为了迅速脱净禾穗的谷粒，就必须迫使禾穗靠拢滚筒弓齿，凹板间隙就不能太大，一般取38毫米。本设计取6毫米。3.5中间输送及清洗装置设计3.5.1螺旋推运器设计螺旋推运器又叫“搅龙”，它由焊在轴上的螺旋叶片、螺旋轴及外壳组成。如下图所示，从一端上方喂入的物料，随着螺旋叶片的旋转，被推运到另一端。根据螺旋叶片的旋向或轴的转向，物料可向不同方向输送（1）螺旋推运器的主要参数一般用于谷粒和杂余的螺旋推运器，轴径d=(0.020.03) L(L为推运器的长度）。推运器的长度L=1200mm,轴颈d=25mm,转速n=550 r/min。推运器的外径D可根据要求的生产率决定。在本设计中的两处螺旋推运器中，所取参数如下所示 （mm）外径螺距搅龙轴轴颈叶片数脱粒螺旋推运器11070120016集粮螺旋推运器11070120016（2）螺旋叶片的设计1）螺旋叶片常用的叶片有满面式、带式、月牙式、锯齿式四种形式。其形状如图：2）螺旋叶片的相关系数螺旋直径D=100mm 螺距S=70mm 厚度=2mm3）螺旋叶片的下料方法螺旋叶片通常采用简易执照方法，即用1.54.0mm厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若干个单独的叶片经焊接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片。满面式螺旋叶片展开图如下图：如图，圆环的尺寸用下面的公式计算： 式中： R 圆环外圆直径（mm) r 圆环内圆直径（mm) 圆环的缺角（。) L 一个螺距叶片外螺旋线的长度L= (mm) l 一个螺距叶片内螺旋线的长度l= (mm)通过计算可以得到： L= =321.7mm l= =102.9mm将以上算得的参数带入公式、和得： R = 55.9mm r = 17.9mm =0.0833.5.2风扇设计风扇为双面进风，其叶轮上的叶片长度一般与脱粒滚筒长度相当。为了使风扇全部宽度内风速均匀，通常将叶片两端内部削去t角，以减弱两端气流速度。风扇的结构简图如图2.5所示。图3.11风扇的结构简图3.5.3清选筛设计清选筛由筛架、上筛、下筛和支、吊杆组成。筛架用支杆支撑，用偏心轮驱动往复式抖动。结构如图3.12所示。详细尺寸参数见图纸。图3.12 筛架的基本结构总 结毕业设计是大学学
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