小型滚筒式搂草机设计说明书毕业设计

目录HYPERLINK摘要 1HYPERLINK前言 2HYPERLINK1牧草收获机械化的发展现状 2HYPERLINK1.1牧草收获机械化的意义 2HYPERLINK1.2牧草饲料工艺流程 2HYPERLINK1.3搂草机的技术要求 2HYPERLINK1.4中国牧草收获机械的主要种类及特点 2HYPERLINK2滚筒式搂草机的机构设计 4HYPERLINK2.1总体设计 4HYPERLINK2.2搂草弹齿的设计 5HYPERLINK2.3滚筒盘的设计 6HYPERLINK2.4传动轴的设计 7HYPERLINK2.5机架的设计 7HYPERLINK2.6悬挂方式的选用 8HYPERLINK2.7传动轴的设计 8HYPERLINK2.8万向传动装置的设计 10HYPERLINK3各零件强度校核 10HYPERLINK3.1轴受力及应力分析 11HYPERLINK3.2按弯扭合成应力校核轴的强度 11HYPERLINK3.3轴承的使用寿命校核 11HYPERLINK4键的校核 12HYPERLINK5总结 13HYPERLINK谢辞 14HYPERLINK参考文献: 15HYPERLINK附录：材料及其要求 16小型滚筒式搂草机的设计何金哲摘要：关键字：牧草；搂草机；滚筒式ThedesignofthesmallTypeCylinderRakeHEJin-zheAbstract:Thispaperintroducesandanalysesthefarmostspeciesofrakestructureandapplicationresearch.Thesestudiesfromtherakestructureproceedwith,respectively,fromthetractiontype,suspensiontyperakewaysofworking,usingpicturesandmechanicalprincipleofexplanationandanalysismethodofstructure,thearchitecturesofimportantcomponentsofthismodelaredesigned.

Keywords:straw;rake;Cylinder前言中国是个有着13亿人口的农业大国,经过近30年的改革开放,综合国力明显增强,农业产业结构逐步得到优化,畜牧业正逐步成为农业产业化中的主体产业,其在农业经济中的比重越来越大。人们膳食生活中所需的肉、蛋、奶以及美化人们生活的皮革、服装、毛纺织品等许多日用消费品均来源于畜牧业。中国草原辽阔,草资源丰富,但草原畜牧业仍然没有摆脱靠天养畜的落后状况。由于牧草收获机械化水平低,不能及时有效地收获并贮存足够的牧草供应牧畜越冬。据统计,中国每年机械化收获的牧草不足可收贮牧草的1/10,还有大量的牧草不能收回,致使草原畜牧业抵御自然灾害的能力十分脆弱。随着中国西部大开发战略的实施和生态环境保护政策的落实,促进了生态保护和恢复草原,促进了草原改良、退耕还草、沙漠整治等工作,再加上人们对各种畜产品需要量急剧增加,这必将推动和加快牧草机械的发展,促进草业机械化水平的提高,从而使牧草产业成为集生态、经济和社会效益于一体的新型综合性产业。1牧草收获机械化的发展现状1.1牧草收获机械化的意义牧草具有营养丰富，色泽嫩绿，气味芳香，口试性好的特点。特别是经调制或加工处理后的牧草（入制成草粉，压成草块或草粒、化学处理等）可以加工成各种配合饲料，用于替代精饲料。所以，利用牧草发展畜牧业，对于我国走节粮型畜牧业的道路具有很重要的意义。牧草收获是一项季节性强，劳动强度大的作业项目。由于我国的草原多数分布在北方高寒带，牧草适时收获期短，所以要做到保质保量牧草收获是一项季节性强，劳动强度大的作业项目。由于我国的草原多数分布在北方高寒带，牧草适时收获期短，所以要做到保质保量对牧草进行适时收获，改善劳动环境，降低劳动强度，提高劳动生产效率，提高牧草的产量和质量，降低生产成本，实现牧草机械化收获具有极其重要的现实意义。牧草实现机械化收获与人工收获相比，可以提高劳动生产率25～50倍，降低作业成本20%～60%，减少牧草中的营养损失60%～80%牧草机械化收获。1.2牧草饲料工艺流程割草机割草ž搂草机搂草ž压捆机压方捆（或圆捆机压圆捆）ž押运或装运ž贮存而在牧草饲料工艺流程中的第二个环节也就是搂草机的搂草作用占有整个牧草饲料工艺流程中很重要的部分，在新疆所处的高纬度地区虽然长日照，节气适宜，对牧草的优质品质有很大促进的作用，但牧草适时收获期短，要做到保质保量牧草收获是一项季节性强，劳动强度大的作业项目，因此在割草机割草后的搂草摊晒十分重要，要尽快使牧草充分干燥，并便于避免牧草中的营养成分丢失和干草的压捆收集。1.3搂草机的技术要求（1）搂集要干净，牧草损失少。（2）搂集起来的草条应清洁，并且草条中的陈腐草和泥土等杂物要少。（3）搂集起来的草条应连续、均匀、蓬松，一边均匀干燥（4）搂草机对牧草的作用强度要尽可能的小。1.4中国牧草收获机械的主要种类及特点搂草机是将散铺于地面上的牧草搂集成草条的牧草收获机械。搂草的目的是使牧草充分干燥，并便于干草的收集。按照草条的方向与机具前进方向的关系，搂草机可分为横向和侧向两大类。（1）横向搂草机有牵引式、悬挂式等类型，其工作部件是一排横向并列的圆孤形或螺旋形弹齿。作业时，搂草机弹齿尖端触地，将割草机割下的草铺搂成横向草条(即草条同机器的行进方向垂直)。因草条较紧密，不利于干燥，且夹杂多，不整齐，不利于后续作业。作业速度也较低，一般为4～5公里/小时。这种机型搂集的搂集草条的大小可由人工控制，通常用于产量不高的天然草场。（2）侧向搂草机集成的草条与机器前进方向平行。草条外形整齐、松散、均匀，牧草移动距离小，夹杂少，适于高产天然草原和人工草场。根据工作部件的不同形式，可分为滚筒式搂草机、指轮式搂草机、旋转式搂草机。①滚筒式搂草机如图1所示，主要工作部件是一个绕水平轴旋转的搂草滚筒。滚筒端面与机具前进方向成一夹角，即前进角；滚筒回转端面和齿杆间夹角则为滚筒角。又可分为直角滚筒式和斜角滚筒式两种。前者的滚筒角为90°,前进角为45°；后者的滚筒角小于90°,前进角大于90°；搂集的草条质量较高,搂草损失较小。滚筒由3～6根装有成排搂草弹齿的平行齿杆组成，齿杆两端铰连在两个互相平行的滚筒回转端面上,构成一个平行四杆机构,因而在滚筒旋转过程中，弹齿的指向始终保持相互平行。作业时，弹齿随机具前进，同时绕水平轴回转，地面上的牧草经过弹齿的作用，在滚筒一侧形成和前进方向一致的连续草条,疏松整齐,有利于牧草的干燥和后续作业。搂集草条的大小，与草场的单位面积产草量有直接关系，适用于产量较高的草场。在低产草场上，为了搂集较大的草条，可采用双列配置的滚筒式搂草机。有的滚筒式搂草机还可改变滚筒的旋转方向，进行翻草作业。按挂接方式可分为牵引式和悬挂式两种。后者由拖拉机动力输出轴驱动滚筒旋转,前者由行走轮驱动,滚筒的旋转速度和机具前进速度的比例保持一定，同时在滚筒前面有较大的空隙，有利于搂草。图1滚筒式搂草机结构图②指轮式搂草机如图2所示，由活套在机架轴上的若干个指轮平行排列组，结构简单,没有传动装置。作业时，指轮接触地面，靠地面的摩擦力而转动,将牧草搂向一侧,形成连续整齐的草条。指轮平面和机具前进方向间的夹角一般为135°。作业速度可达15公里/小时以上，适宜于搂集产量较高的牧草。改变指轮平面与机具前进方向的夹角，可进行翻草作业。图2指轮式搂草机③旋转式搂草机如图3所示，按旋转部件的类型有搂耙式和弹齿式两种。旋转搂耙式搂草机的每个旋转部件上装有6～8个搂耙。作业时，由拖拉机牵引前进，搂耙由动力输出轴驱动，由安装在中间的固定凸轮控制,在绕中心轴旋转的同时自身也转动,从而完成搂草、放草等动作。旋转弹齿式搂草机是在一个旋转部件的周围装上若干弹齿，弹齿靠旋转离心力张开，进行搂草作业。若改变弹齿的安装角度，即可进行摊草作业。旋转式搂草机搂集的草条松散透风，牧草损失小，污染轻，作业速度可达12～18公里/小时，便于同捡拾机具配套。图2旋转式搂草机2滚筒式搂草机的机构设计2.1总体设计如图4所示，滚筒式搂草机由机架，滚筒、弹齿和牵引架构成，工作时由地轮带动滚筒输入轴转动，从而使滚筒盘转动，滚筒由5根装有成排搂草弹齿的平行齿杆组成，搂草弹齿两端铰连在两个互相平行的滚筒回转端面上，构成一个平行四杆机构，因而在滚筒旋转过程中，弹齿的指向始终保持相互平行。弹齿齿尖始终保持竖直向下，将草收集到一侧，为了节省材料，将机架设计成三角形。机架采用铸造（HT200）制成。滚筒端面2.机架3.弹齿4.提升装置5.牵引装置图4滚筒式搂草机总体结构图2.1.1滚筒式搂草机结构所谓滚筒式即主要工作部件是一个绕水平轴旋转的搂草滚筒。滚筒端面与机具前进方向成一夹角，即前进角；滚筒回转端面和齿杆间夹角则为滚筒角。又可分为直角滚筒式和斜角滚筒式两种。本次设计为斜角滚筒式，滚筒角要小于90°，前进角要大于90°。2.1.2滚筒式搂草机的工作原理作业时，搂草弹齿随机具前进，同时绕水平轴回转，地面上的牧草经过弹齿的作用，在滚筒一侧形成和前进方向一致的连续草条,疏松整齐，有利于牧草的干燥和后续作业。搂集草条的大小，与草场的单位面积产草量有直接关系，适用于产量较高的草场。在低产草场上，为了搂集较大的草条，可采用双列配置的滚筒式搂草机。2.2搂草弹齿的设计图5搂草弹齿结构图弹齿的结构如图5所示，弹齿总长418mm，齿尖略向前弯20°，更有利于搂草集条，弹齿材料为55SiMnVB，55SiMnVB弹簧钢合金元素含量低，淬透性比高，韧性塑性也较高，脱碳倾向小，回火稳定性良好，热加工性能好、成本低。制作重型、中、小型汽车的板簧和其他中型断面的板簧和螺旋弹簧，故在此选用此材料。弹齿安装如图6所示，弹齿轴上安装有8组弹齿，每组弹齿的间距为300mm，每组弹齿包含3个弹齿，间距为60mm，弹齿轴总长为2635mm。图6弹齿轴弹齿安装简图2.3滚筒盘的设计图7圆盘结构简图驱动圆盘设计如图7所示，滚筒内由两个圆盘平行安装，两个圆盘中间安装由5排弹齿，圆盘向前做匀速转动，弹齿做余摆线运动，齿尖始终竖直向下，完成搂草动作。2.4传动轴的设计图8圆盘传动轴的结构图传动轴的结构简图如图8所示，轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。本次设计轴的材料选用45号钢，调制处理，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。2.5机架的设计如图10所示，机架采用120mm槽钢所制，厚度为5mm，机架是承载搂草机动力传送轴、变速器、带轮、滚筒等总成和部件，并使其保持正确的相对位置以实现相对功能的承载支撑部件。在本设计中，因其为农业机械，其车架不但受静载荷，还会因土地的不平及辣椒仓装载量的不同而要承受变化较大的动载荷，故要求车架要有足够的强度、刚度且要求结构简单，自身重量小。由《汽车底盘构造》P264第一节车架构造知车架分为边梁式车架、中梁式车架和综合式车架三种。在本设计中，因机架要承受较大变化范围的静载荷和动载荷，滚筒位于机架底部，且搂草机重心处于机架1/3位置，故此选用槽钢机架结构，以满足其强度要求。参考《机械设计手册》P34-5知焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点，满足该设计结构简单并减轻重量的设计要求，又由手册知型钢中圆形截面有较高的抗扭强度，但抗弯强度较差；工字型截面抗弯强度较大，但抗扭很低；方形截面抗弯抗图9扭分别低于工字型和圆形截面，但其综合性较好，同时空心矩形内腔容易安设其它零件，结合截面尺寸不变时，加大外形轮廓尺寸可提高截面抗弯、抗扭强度的原则，结合本机械的特点，本设计中车架纵梁和横梁均采用低碳合金槽钢型材（图9示），并焊接成刚性结构架，并在纵梁和横梁上钻孔以安装固定滚筒、传动轴及提升各部件。图9图10机架结构简图2.6悬挂方式的选用机架2.牵引架3.轮胎图11牵引方式简图有的滚筒式搂草机还可改变滚筒的旋转方向，进行翻草作业。按挂接方式可分为牵引式和悬挂式两种。后者由拖拉机动力输出轴驱动滚筒旋转，前者由行走轮驱动,滚筒的旋转速度和机具前进速度的比例保持一定，同时在滚筒前面有较大的空隙，有利于搂草。本次设计选用牵引式。结构图如图11所示。2.7传动轴的设计轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。振动装置的传动轴由45号钢材料制成，调制处理，主要用来将动力传递给滚筒，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。结构图如图12所示。图12滚筒传动轴的结构简图如图12所示，根据设计要求可知直径此时为了方便安装，定，两端安装轴承处根据轴肩要求:则取整后段是为了安装轴套，则取长度的确定：由已知条件得大辊筒的长度为240mm则由于和段为轴肩定位，则其中段是与孔的宽20相配合，则段和为安装轴承，由标准查得，带座轴承的内圈宽度：，取整后根据左端链轮的宽度，为了对轴承的润滑，取链轮右端到轴承的距离30mm，则倒角的选择取轴端倒角为1×45°，各轴肩处的圆角半径，均为R1皮带轮与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，半联轴器与轴的联接处的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，平键长L=15mm，（标准键长见）。为了保证皮带轮与轴配合有良好的对中性，故选择皮带轮轮毂与轴配合为H8/js7。输入皮带轮与轴的联接处的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为L=20mm（标准键长见）。为了保证偏心轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为H8/js7。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为js7。2.8万向传动装置的设计动力输出轴（PTO）在和传动轴连接时，因其动力输出轴轴线与变速器接入轴的轴线难以布置的精确重合，且在工作中，由于地面不平等因素，均使的动力输出轴和变速器接入轴不可能刚性连接，以上因素决定了采用固定式刚性联轴器和可移动时刚性联轴器联接动力传动轴均不能满足设计要求。查《机械设计手册》知：由联轴器轴叉、十字块、塞销、套筒、销杆等零件组合成的十字轴万向联轴器容许两轴间具有较大角位移，适用于有较大角位移的两轴之间的联接，一般两轴的轴间角最大可达35°～45°，而且在运转过程中可以随时改变两轴的轴间角，故在本设计中动力输出轴和传动轴轴间采用万向传动装置。同时，由于输出轴与变速器距离较远，在中间传动轴后端设置中间支撑，以避免因传动轴过长产生的自振，同时提高传动轴的临界转速和工作可靠性。图13万向联轴器的结构简图图13万向联轴器的结构简图查《机械设计手册》P29-26知：万向联轴器主动轴角速度回转时，从动轴会因转动波动而产生角加速度，且随主动轴转角α周期性地变化，进而引起冲击和扭转振动；万向联轴器可使主从动轴间没有转角差，消除了主动轴等速回转而从动轴转速波动、冲击的现象。但双向联轴器在安装时应满足下列条件：1）中间轴与主从动轴的轴间角应相等；2）中间轴两端轴叉应位于同一平面内；图14矩形花键3）主从动轴和中间轴三轴的轴线应在同一平面内；图14矩形花键在本设计中，动力输出轴轴线与变速器接入轴的轴线仅为难以精确重合，满足上述条件，故在本设计中，采用十字轴式联轴器动力输出轴与变速器接入轴。连接形式如图五示。考虑与动力输出轴配合，测得拖拉机动力输出轴矩形花键尺寸及差《机械设计手册》P178表21.4-3(中系列）确定花键(图六示)传动轴尺寸为：N×d×D×B＝8×32×36×63各零件强度校核在本设计中，若受拉应力、受剪应力和受扭矩最大的轴满足强度要求，则在本设计中，本次设计的轴达到了强度要求。3.1轴受力及应力分析由以上计算，结合传动的结构，做轴的应力分析图如图13所示。图15轴的应力分析图由应力图15可以知道，Ⅰ-Ⅱ段轴间截面是最危险的截面，现在计算截面处的M的值列于表1：表1载荷水平面H垂直面VFr支反力Fh1支反力Fh2800N266×300/100=732N800×100/300=266N0弯矩Mh1Mh=Fh1×100=73200N·mm0总弯矩MM=73200N·mm扭矩TT=7138.18N·mm3.2按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面。取扭转切应力为脉动循环应变力，取=0.6，则轴的计算应力为：传动轴选定材料为45钢，调质处理，查得[]=70Mpa》58.39Mpa，显然传动轴是安全的。3.3轴承的使用寿命校核滚动轴承的基本额定寿命L()与基本额定动载荷C(N),当量动载荷P(N)间的关系为：式中为寿命指数,对于球轴承=3,对于滚子轴承,C为基本额定动载荷。当量动载荷对前面对于轴承所做的受力分析可知，Fa/Fr≤e,所以取X=1,Y=0,即传动轴上的轴承在前面已阐述，选用方形带座轴承7810；轴承寿命：n：轴承转速P：基本额定动载荷以至n=540,轴承载荷C(查表为17KN),计算预期寿命为，因为，故所选轴承可满足寿命要求。4键的校核4.1键的校核已知：，键选择键，轴的直径为根据《机械设计实用手册》773页公式（5.1-5）键满足的挤压强度条件为式中：——传递的转矩——轴的直径——键与轮毂的接触高度——键的接触长度——许用挤压应力查《机械设计实用手册》773页表5.1-30知，，，则故知，该键安全。4.2键的校核已知：，轴的直径为根据上面公式，若键满足要求，则，式中，，由此可知，此键安全。5总结为期半年的毕业设计即将结束，毕业的日子也即将到来，也意味着留给我的最后大学生活指日可数，但这段时间的设计生活却留给了我一生的记忆。首先，通过这次设计，让我对这几年所学的知识进行了一次系统全面的温习与巩固，像材料力学、理论力学、机械设计学，机械原理等基础课程，如果没有这次设计做契机，我根本就不会塌下心来再用心的复习一遍。可以这样讲，用半年的时间做一次毕业设计不但检验了我几年来我所学知识的牢固性，提高了我对理论知识综合运用能力，同时让我明白了“学习是一个长期积累的过程”这句话的意义，并让我清醒的认识到在以后的工作、生活中我都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质的必要性。其次，在这次毕业设计中，也让我感受到同学之间友情的可贵！设计中，同学之间互相帮助，有什么不懂之处向同学询问时，都能得到很好的解答。设计期间我和同学不断交流探讨，不会了就请教同学，彼此取长补短，同时能熟练操作AUTOCAD，SOLIDERWORKS等软件。最后，从以前的学哥学姐那里学到了怎样防患于未然，就是在做设计的整个过程中，要不断地提高自己，自己画好的图一定要备份，写的设计说明书也要多保存一份，避免在答辩的时候出现什么意向不到的事故。以前也时有发生这样的事情。总之，从开头无从下手到通过各种努力最终完成毕业设计的整个过程，对我的心性也算是一种锤炼。百炼出真金，实践出真知，知识只有实践才能懂其价值，也只有通过应用才能成为自己的东西！谢辞走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，四年多的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。本论文设计在郭俊先老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着郭老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，郭老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，郭老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向郭老师表示深深的感谢和崇高的敬意！在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！参考文献:[1]李林，王春光，谢玉红等.秸秆揉碎加工工艺与秸秆养畜.农业工程学报.1977,13:130～133.[2]沈在春主编.农产品加工机械与设备.中国农业出版社.1995.[3]王文斌．机械设计手册．新版.第2卷.北京：机械工业出版社[M]，2004.8．[4]李忠平，朱江，韩邦华等.饲料粉碎技术研究新进展[J]．饲料工业．2002，23(11)：3～6.[5]林荣德，王洪路，崔凤书等.秸秆合理利用──节粮型畜牧业的重要措施.现代化农业.1997,2:22～23.[6]王先逵．机械制造工艺学．第二版.北京：机械工业出版社[M]，2006.1．[7]王铁林，胡伟等.农作物秸秆处理设备现状.农机与食品机械.1995，（2）：6～7.[8]黎海波.日本农业机械化的发展与国家扶持经验[J].山东农机,2005(8):2