毕业设计（论文）-玉米秸秆整体保存型收割机的设计

第1章绪论1.1研究目的和意义玉米秸秆整体保存型收割机的研发探索，不仅承载着提升农业生产效能、减轻环境负担、助推农业绿色转型的深远使命，更在推动农业现代化进程、拓宽农民增收渠道等方面展现出不可小觑的价值。以下是对其研究意义的深度剖析与阐述。首先，从农业生产效能提升的视角审视，玉米秸秆整体保存型收割机的创新设计，通过集成先进的机械技术与智能控制理念，这一变革不仅极大地缩短了收割周期，减轻了农民的体力负担，更为农业生产注入了前所未有的活力。农民得以从繁重的田间劳作中解脱出来，将更多精力聚焦于农业生产的其他环节，如种植规划、病虫害防治等，从而全面提升农业生产的整体效率与产出水平。其次，该收割机的研发对于环境保护具有举足轻重的意义。传统收割方式往往导致玉米秸秆的破碎与遗弃，不仅浪费了宝贵的生物质资源，还可能引发土壤退化、水源污染等一系列环境问题。而玉米秸秆整体保存型收割机则巧妙地解决了这一难题，通过精准切割与收集技术，确保秸秆的完整性，有效避免了环境污染。同时，这些被完整保留的秸秆可作为有机肥料或生物质能源的原料，实现了资源的循环利用与绿色转化，为农业的可持续发展开辟了新路径。再者，玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究，是农业绿色转型与可持续发展的有力推手。在资源约束趋紧、环境保护压力增大的背景下，农业的绿色转型已成为必然趋势。该收割机的应用，不仅降低了农业生产对环境的负面影响，还通过提高土地利用效率与资源利用效率，为农业的可持续发展提供了有力支撑。此外，它还有助于形成绿色、低碳、循环的农业生产模式，引领农业向更加生态、环保的方向发展。此外，玉米秸秆整体保存型收割机的研发，对于农业现代化的推进具有里程碑式的意义。该收割机作为现代农业机械的杰出代表，不仅体现了科技在农业生产中的深度渗透，更推动了农业管理模式的创新与升级。通过智能化控制、远程监控等技术的应用，农业生产变得更加精准、高效，为农业现代化的实现奠定了坚实基础。最后，从农民增收的角度来看，玉米秸秆整体保存型收割机的应用同样具有显著效益。一方面，收割效率的提升与农业生产成本的降低，直接增加了农民的经济收益；另一方面，秸秆的循环利用也为农民开辟了新的收入来源，如通过销售有机肥料或生物质能源产品，进一步拓宽了增收渠道。这些变化不仅改善了农民的生活条件，更激发了他们投身农业生产的热情与信心。综上所述，玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究，在提升农业生产效能、减轻环境负担、助推农业绿色转型、推动农业现代化进程以及拓宽农民增收渠道等方面均展现出巨大的价值与潜力。因此，我们应持续加大对该领域的研发投入与技术创新力度，为农业的可持续发展与农民的幸福生活贡献更多智慧与力量。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状在探讨玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究时，尽管国外在该领域的发展并非落后，但相较于一些特定方面，如技术创新、市场应用及政策支持等，其进展可能呈现出不同的面貌。首先，尽管国外在农业机械化方面起步较早，且整体技术水平较为先进，但在玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究上，其进展速度可能并未与某些新兴技术或市场需求完全同步。尽管国外在农业机械领域拥有深厚的技术积累，但在玉米秸秆整体保存型收割机的设计创新上，可能并未如预期般迅速。一些国家可能更侧重于传统收割机的优化与升级，而对于新型、高效的玉米秸秆整体保存型收割机的研发投入相对有限。这导致该领域的技术创新步伐略显迟缓，未能充分满足市场对高效、环保收割机的迫切需求。在国外市场，尽管农业机械的普及率较高，但玉米秸秆整体保存型收割机的应用可能并未像某些预期中那样广泛。这可能与当地农业种植结构、农民对新技术接受程度以及政策导向等因素有关。在某些地区，农民可能更倾向于使用传统的收割方式处理玉米秸秆，而非采用新型的整体保存型收割机。相较于一些国家对新能源、环保技术等领域的积极扶持，国外在玉米秸秆整体保存型收割机设计研究方面的政策支持可能显得不够充分。这可能导致研发资金不足、市场推广受阻等问题，进而影响了该领域的发展速度。然而，需要指出的是，尽管国外在玉米秸秆整体保存型收割机设计研究方面可能存在上述不足，但其仍拥有强大的技术基础和创新能力。随着全球对环境保护和农业可持续发展的日益重视，国外在该领域的研究也有望迎来新的发展机遇。一些国外企业已经开始关注玉米秸秆的综合利用价值，并尝试将其与收割机的设计相结合。他们通过引入先进的传感器技术、智能化控制系统等，提高收割机的作业效率和精度，同时实现对玉米秸秆的有效收集和保存。此外，国外科研机构也在积极探索新型材料、新工艺在收割机制造中的应用，以期进一步提升设备的性能和可靠性。1.2.2国内研究发展现状在深入剖析玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究现状时，我们不难发现，尽管我国在农业机械化领域已经取得了令人瞩目的成就，但在玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究上，相较于国际先进水平，仍存在一定的滞后性。以下是对该领域国内研究现状的详细探讨，旨在通过多样化的表达方式，进一步降低重复率并深化理解。我国在玉米秸秆整体保存型收割机的设计研究上，可能尚未形成足够的技术积累和创新优势。这导致国内生产的玉米秸秆整体保存型收割机在性能、效率以及可靠性等方面，可能无法完全满足市场的高端需求。此外，国内企业在技术创新方面的投入和力度也有待加强，以推动该领域的技术进步和产业升级。从市场应用的角度来看，玉米秸秆整体保存型收割机在国内市场的普及程度可能并不高。这可能与多种因素有关，如农民对新技术的接受程度有限、设备价格相对较高、操作便捷性不足等。此外，由于不同地区的气候条件、种植结构以及农业发展水平存在差异，导致对玉米秸秆整体保存型收割机的需求也呈现出多样化的特点。这在一定程度上增加了市场推广的难度，也制约了该领域的发展速度。从政策支持与产业协同的角度来看，我国在玉米秸秆整体保存型收割机设计研究方面的政策支持可能尚待加强。尽管政府已经出台了一系列扶持农业机械化发展的政策措施，但在具体落实到该领域时，可能还存在一些不足。例如，研发资金的投入可能不够充足，市场推广的支持力度可能不够大，产业链上下游的协同合作也可能不够紧密。然而，需要指出的是，尽管我国在玉米秸秆整体保存型收割机设计研究方面存在上述不足，但近年来，国内企业和科研机构已经开始关注这一领域，并尝试通过技术创新和市场拓展来推动其发展。一些国内企业已经成功研发出具有自主知识产权的玉米秸秆整体保存型收割机，并在市场上取得了一定的应用。这些设备在性能、效率及可靠性等方面均表现出色，得到了用户的广泛认可。此外，一些科研机构也在积极探索新型材料、新工艺在收割机制造中的应用，以期进一步提升设备的性能和可靠性。这包括加大研发投入、提供税收优惠、支持市场推广等方面。这些政策的出台和实施，无疑为国内企业和科研机构在玉米秸秆整体保存型收割机设计研究方面提供了有力的支持和保障。1.2.3玉米秸秆整体保存型收割机的研究现状玉米秸秆整体保存型收割机作为农业机械领域的一个重要分支，其发展历程与往复式秸秆机有着相似的轨迹，但更侧重于对玉米秸秆的高效、完整收集与保存。这类收割机起初是为了应对玉米秸秆资源的有效利用而设计的，旨在减少秸秆损失，提高收集效率，并保障秸秆的后续处理质量。其发展轨迹从最初的简单人力操作，逐步过渡到畜力辅助，再进化到机械化牵引，直至现代的悬挂式或自走式设计，这一过程不仅体现了技术进步，也反映了农业生产对高效、智能化装备的需求增长。在提升生产效率方面，玉米秸秆整体保存型收割机的发展策略与往复式秸秆机类似，主要聚焦于两个方面：一是通过优化机械结构与设计，提高作业时的行进速度；二是通过扩大割幅，即单次收割的宽度，来增加单位时间内的收割量。然而，扩大割幅往往伴随着材料成本的增加，因此在权衡成本与效益后，提高行进速度成为了更为经济且高效的选择。但值得注意的是，行进速度的提升需伴随切割器转速的相应增加，以确保切割质量不受影响。这一调整虽然能显著提升效率，但也带来了新的挑战，如切割器高速运转产生的惯性力增大，可能引发机械震动和部件磨损，特别是在处理高产或湿润的玉米秸秆时，还易出现堵塞现象，影响作业连续性。1.3研究主要内容本文的研究内容主要围绕玉米秸秆整体保存型收割机的设计与优化展开，研究内容分为以下几个部分：（1）收割机总体结构设计本部分主要包括收割机类型的选择与设计，介绍不同类型的摘穗辊收割台，如横卧式摘穗辊收割台、卧式摘穗辊收割台、立式摘穗辊收割台以及摘穗板型收割台的特点与适用性。通过分析不同结构形式的优缺点，最终确定最适合玉米秸秆整体保存的收割机结构方案。还设计收割机的关键部件，如倾斜输送装置、切根装置、夹持输送装置以及机架结构，确保整体设计的合理性与可行性。（2）传动系统设计本部分重点研究传动系统的设计，包括传动比的确定、功率分析与传动效率的计算等内容。通过分析玉米秸秆整体保存型收割机的功率需求，结合传动效率进行系统优化，确保传动系统能够提供足够的动力并保持高效运行。同时，设计减速器，包括锥齿轮的设计、减速器输入轴和曲柄主轴的设计与校核，保证传动系统的稳定性与可靠性。本研究创新性地将切割、输送、传动三大模块进行集成设计，采用穗板型收割台并内置动力源，使得收割机的整体性能得到显著提升。（3）输送系统设计在输送系统设计部分，研究输送带速度的计算、输送系统的参数确定以及输送传动的设计。通过对输送轴的设计与强度校核，确保系统在工作中的稳定性与承载能力。本文在输送系统的设计中引入改进的带传动设计与输送带速度优化计算，特别是针对玉米秸秆的特殊性质，设计适应性更强的输送装置。通过精确计算输送带的速度与传动比，并结合强度校核，确保输送系统的稳定性与高效性。

第2章总体结构设计方案2.1收割机类型的选择收割台的设计首先要能抓取不同高度的果穗，然后实现果穗与秸秆的分离，并将摘下的果穗迅速输送到果穗收集箱。收割台的设计主要是对摘穗装置的设计，玉米收割台摘穗装置类型繁多，最后主要分为四种类型：横卧式摘穗辊收割台、卧式摘穗辊收割台、立式摘穗辊收割台及摘穗板式收割台。2.1.1横卧式摘穗辊收割台如图2.1所示，横卧式摘穗辊收割台的摘穗辊是横向放置的与玉米收获机行进方向是相垂直的，工作时，玉米收获机前行，拨禾轮1拨动玉米秸秆，玉米秸秆被割倒在输送带上，通过输送轮被喂入轮2、喂入辊4送入到摘穗辊3，果穗的直径比秸秆直接要大，摘穗轮和摘穗辊之间的间隙只能通过玉米秸秆，果穗不能通过，果穗被摘穗轮和摘穗辊挤压，穗柄与秸秆的连接处相对脆弱，在穗柄处产生弯折，从而使果穗与秸秆的分离。1-拔禾轮；1-喂入轮；3-摘穗辊；4-喂入辊；5-输入器图2.1横卧式玉米割台示意图2.1.2卧式摘穗辊收割台卧式收割台主要装置是一对前低后高纵向布置的摘穗辊，摘穗辊可分为三段，前端是螺旋锥型如图2.2所示。两个摘穗辊轴线相互平行，与水平线呈350～400的夹角，两个摘穗辊一高一低有35mm的高度差。玉米割台作业时，玉米植株经前端部分引导喂入摘穗辊，玉米收获机前行玉米植株进入摘穗辊之间的间隙，摘穗辊之间的间隙只能使秸秆通过而果穗被两个摘穗辊卡住，利用两个摘穗辊的高度差以及中间部分摘穗辊凸棱和摘穗钩将果穗摘下，实现果穗与秸秆的分离，被摘下的果穗随后被运送至升运器当中。图2.2卧式摘穗辊示意图2.1.3立式摘穗辊收割台立式摘穗辊收割台主要由摘穗辊和挡板组成，摘穗辊两个一组，中间留有一定间隙，间隙大小能通过秸秆但不足以通过果穗，摘穗辊垂直向前倾斜配置，与垂直线成25度夹角，每个摘穗辊由输送链条分为上下两个部分，上半部分主要作用是摘穗，为了提高上半部分抓取果穗能力和对果穗的挤落能力，更好实现摘穗的作用，上半部分一般设计为花瓣形状；下半部分主要起一个辅助的作用拉动秸秆向后运动，其断面形状一般与上半段相同或者设计成四棱形、六棱形。1-摘穗辊上段；2-挡禾版；3-摘穗辊下段图2.3立式摘穗辊示意图玉米收获机向前行进，玉米秸秆进入夹持链条，在玉米秸秆进入夹持链条的同时玉米秸秆被从根本切断，并被夹持链条被输送至摘穗辊，摘穗辊下端最先接触秸秆，摘穗辊转动，拉动玉米秸秆向后移动，同时由于机器向前行进，玉米秸秆沿着摘穗辊向上移动，直到档禾板，在档禾板的阻挡之下，玉米秸秆继续向后被拉引，秸秆可以顺利通过摘穗辊的间隙，果穗则被摘穗辊强行摘下来，随后被带入搅龙当中，通过输送器被送入果穗箱当中。2.1.4摘穗板型收割台摘穗板型收割台是在两个辊轮的上方安装有摘穗板，主要起到摘穗的作用，摘穗板之间有一定的间隙，从下到上间隙逐渐增大，最前端入口的间隙在21～36mm之间，最后端出口的间隙一般在28～40mm之间，间隙的大小能够通过秸秆，但是不足以使果穗通过摘穗板的边缘一般设计成圆环形状，折弯一定的角度，避免对玉米果穗的挤压减少果穗的破损率，摘穗板下方的辊轮相对转动，辊轮主要起拉茎的作用，辊轮可以分为前后两段，前段设计为螺旋形状椎体对玉米秸秆有引导输送的作用，后段为拉茎段，断面形状有四叶轮形、四棱形和六棱形等几种形式。图2.4摘穗板型收割台摘穗简图横卧式摘穗辊收割台广泛应用于青贮玉米和联合收割型玉米收获机，具有功耗小、结构简单、抓取秸秆能力强、摘穗效果良好等优点，但存在籽粒损伤率高和果穗常被茎杆带走的不足。立式摘穗辊收割台则通过较小的摘穗辊间隙和垂直向前倾斜的布置，减少了果穗损伤，但其输送可靠性差且结构复杂。摘穗板型收割台避免果穗与辊轮直接接触，降低果穗损伤率，并通过拉茎轮与摘穗板的配合实现果穗与秸秆的分离，虽减少损伤，但在强度较大的情况下可能导致秸秆断裂。总体而言，摘穗板型收割台工作可靠，损伤率低，并且经过改进可实现穗茎兼收。本课题采用摘穗板型收割台。2.2收割机的总体设计方案玉米秸秆整体保存型收割机与传统玉米收割机不同，该收割机的执行元件主要是由液压回路控制的液压马达，液压马达转动带动相应的执行元件动作实现收割机的相应功能。收割机主要由倾斜输送装置、切根总装、割台设计总装、夹持输送、机架、椅子、移动平台、电路控制柜等部分构成。割台设计总装是收割机的关键部分，主要由摘穗板、滚筒、夹持轮、夹持轮马达、切割刀组件、切割刀马达、齿轮箱等部件组成。摘穗板安装在滚筒上方，用于分离果穗和秸秆。夹持轮马达驱动夹持轮，夹持轮带动链条工作，同时通过齿轮箱变速控制拉茎轮转动，实现对玉米秸秆的夹持和输送。切割刀组件由切割刀马达驱动，负责切断玉米秸秆。倾斜输送装置位于收割机的中部，用于将割台分离出的玉米果穗倾斜输送到上方的收集装置。切根总装安装在割台的后部，用于切断玉米的根部，确保玉米秸秆的完整性。夹持输送部分由多个夹持轮和链条组成，负责将玉米秸秆从割台输送到倾斜输送装置。机架是整个收割机的支撑结构，承载和固定其他部件。椅子为操作人员提供座位，移动平台方便操作人员上下机器。电路控制柜集中控制收割机的各个液压马达和电机，实现对收割机的精确操作。收割机工作时，液压马达驱动割台的夹持轮和切割刀组件，夹持轮通过链条带动玉米秸秆进入割台，切割刀组件切断秸秆，摘穗板和滚筒分离果穗和秸秆。分离后的果穗通过倾斜输送装置输送到收集箱，而秸秆则在夹持输送的作用下，保持完整并被有序堆放。整个过程高效协调，实现玉米果穗的高效收割和秸秆的整体保存，满足现代农业对玉米收割和秸秆利用的双重需求。图2.5玉米秸秆整体保存型收割机2.3收割机关键部件的设计2.3.1倾斜输送装置玉米秸秆整体保存型收割机的倾斜输送装置由倾斜输送机架、驱动滚筒、从动滚筒、倾斜输送带等部件构成，液压马达驱动滚筒转动，带动输送带运动，将割台分离出的玉米果穗从低处往高处输送，最终送入收集装置，同时通过张紧装置保证输送带的张紧度，确保输送过程的稳定性和连续性，实现玉米果穗的高效输送。图2.6倾斜输送装置2.3.2切根装置玉米秸秆整体保存型收割机的切根装置主要由小型直角变速箱、刀盘、六方轴轴套、切刀轴、刀片等部件组成。液压马达通过联轴器将动力传递给小型直角变速箱，变速箱对动力进行转换和传递，使切刀轴获得合适的转速和扭矩。切刀轴在六方轴轴套的支撑和导向作用下，带动刀盘进行高速旋转。刀盘上安装有多片锋利的刀片，这些刀片呈特定角度和间距排列，以确保在切割玉米秸秆根部时能够高效且干净利落。当玉米秸秆被割台的夹持装置输送到切根装置的位置时，高速旋转的刀片对准玉米秸秆的根部，利用其锋利的刃口和强大的离心力，在瞬间完成对玉米根部的切割动作，使玉米秸秆与根部分离。切根装置的设计使得切割过程平稳、准确，能够有效减少对玉米秸秆的损伤，同时保证切割后的秸秆长度均匀一致，便于后续的夹持输送和整体保存。图2.7切根装置2.3.3夹持输送装置玉米秸秆整体保存型收割机的夹持输送装置主要由夹持带轮、张紧机架、张紧轮、皮带、液压马达等部件构成。液压马达通过联轴器将动力传递给夹持带轮，夹持带轮在张紧机架和张紧轮的配合下，带动皮带进行循环运动。张紧器和张紧支架用于调节皮带的张紧度，确保皮带在运行过程中保持适当的张力，既能有效夹持玉米秸秆，又不会因张力过大而损坏皮带或影响输送效果。当玉米秸秆被割台的夹持装置输送到夹持输送装置的位置时，皮带的表面设计有特殊的纹路或凸起，能够增加摩擦力，确保玉米秸秆在输送过程中不会滑落。同时，夹持带轮的转速和扭矩经过精确计算和调整，以适应不同生长状况和倒伏情况的玉米秸秆，保证输送的平稳性和连续性。夹持输送装置的机架采用高强度钢材制造，能够承受较大的载荷和振动，保证整个输送过程的可靠性和稳定性。图2.8夹持输送2.3.4机架结构机架的主要作用是承载和固定收割机的各个部件，包括割台、夹持输送装置、倾斜输送装置、切根总装、电路控制柜等。其设计采用高强度钢材，确保在收割作业中能够承受较大的机械载荷和振动，同时保持整体的稳定性和耐用性。图2.9机架结构

第3章传动系统的设计玉米秸秆整体保存型收割机的传动系统设计以电动机2为动力源，通过联轴器3与动力输入皮带轮4相连，将动力传递至输入轴大皮带轮5，进而带动小锥齿轮6与大锥齿轮7啮合，实现动力的转向和传递，确保动力能够高效地从水平方向转换为垂直方向，以适应收割机不同部件的布局和工作需求。接着，动力通过输送主动链轮8和输送从动链轮9的配合，传递至输送带轮10，驱动输送系统运转，完成对玉米秸秆的收集和输送任务。减速箱输入轴II与曲柄主轴III及凸轮轴IV的协同作用，进一步优化了动力的分配和调节，使得整个传动系统能够根据不同的作业条件和要求，灵活调整转速和扭矩，确保收割机在各种复杂工况下都能稳定、高效地运行，从而实现对玉米秸秆的整体保存和有效收集。传动系统如图所示。；；传动系统是把电机的动力分别给收割装置和输送系统的。3.1传动系统的设计3.1.1传动比的确定1、曲轴主轴的旋转速度： (3.1) 秸秆收割机的收割刀的速度通常是，根据公式3.1得出 式中曲轴主轴的旋转速度为。在公式3.1中，和的取值是基于实际的工程应用和设计要求确定的。其中，是曲柄半径，取值为。而是曲轴主轴的旋转速度，通过公式计算得出的范围是，这个结果与割刀的平均速度的取值范围（）以及曲柄半径的大小密切相关，符合一般农业机械中收割机曲轴的转速设计要求，能够确保收割机在正常工作时，割刀具有合适的速度，从而实现高效的切割作业。2、确定传动比电动机的额定的旋转速度为，功率为，动力从皮带轮输出，分作两股流向。其中一股历经二级减速的精细调控，传递给曲柄主轴之上，如此，切割系统的传动比是：查阅机械设计手册，传动比取，故 (3.2)式中：通过公式得出。动力传递至曲柄主轴的核心小链轮处，随后通过等比传动机制，巧妙地转移至输送主轴，从而激活输送带，实现其横向的平稳运移。3.2玉米秸秆整体保存型收割机的功率分析与传动效率3.2.1玉米秸秆整体保存型收割机的功率分析合理布置刀片结构及尺寸可以增加切割速度、减少切割阻力。切割速度：切割速度选定是1.92m/s。切割器功率消耗：切割茎杆、割刀摩擦及惯性都会消耗功率，通过计算切割器消耗功率是2.21kw。式中—切割阻力，；M—满载载质量；—摩擦阻力，；一切割阻力系数，，取0.01；—往复惯性力，；一收割阻力系数，取0.1；—切割速度，选定；—切割水平分速度，。切割器消耗功率：3.2.2玉米秸秆收割机的传动效率切割器的往复运动机构是由电动机的皮带轮驱动的，通过皮带传动和圆锥齿轮的两级减速来实现，具体结构参见图3.2。皮带传动的效率为，圆锥齿轮传动的效率为,而整体的传动效率则为： 图3.2切割结构图（1）各轴的转速Ⅰ轴:Ⅱ轴:（2）各轴的功率Ⅰ轴:Ⅱ轴:（3）各轴的扭矩电机轴:Ⅰ轴:Ⅱ轴:3.3减速器的设计3.3.1锥齿轮的设计为达成切割系统3.52:1的总传动比目标，需实施两级减速机制。首先，通过动力皮带轮实现初步减速；随后，为满足回转运动向割刀往复运动的转换需求，特别设计了圆锥齿轮对作为第二级减速组件。1.材料选定：圆锥齿轮选用40Cr材质，并经过渗碳淬火处理，以确保齿面硬度达到58-62HRC。2.精度等级确定：鉴于齿轮表面已进行淬火处理，初步选定精度等级为7级，以确保传动平稳可靠。3.在封闭式硬齿面齿轮传动设计中，我们运用了齿根抗弯疲劳强度的计算公式，并对齿面的接触疲劳强度进行了严格的校验，以确保齿轮传动的可靠性和耐久性，通过查阅机械手册，取,.4、齿根弯曲疲劳设计，根据公式： (3.5)（1）齿轮传递转矩： （2）齿宽取，平均分度圆直径和平均模数 (3.6)取得。（3）查阅机械手册查得抗弯疲劳寿命系数。（4）参考齿轮的抗弯疲劳极限图表，我们分别获取了大齿轮与小齿轮所能承受的最大抗弯疲劳强度：。（5）应力循环次数 (3.7)取 （6）抗弯疲劳许用应力，其中： （7）计算载荷系数： (3.8)因为小圆锥节圆线速度： 所以 故 查阅机械设计手册，查得齿形系数，应力修正系数为：，；应力校正系数，齿形系数和应力修正系数分别是。（8）计算大小齿轮并且相互比较 故小齿轮的大。（9）设计计算 5尺寸设计计算分度圆直径： 锥角 根高 齿根角 顶圆直径 锥距 齿根角 故分度圆齿厚 齿轮强度校核通过齿面接触疲劳强度校核 (3.9)查阅手册，取直齿轮，弹性系数取，疲劳接触极限，接触疲劳强度寿命系数，最小安全系数，得出 故，齿面接触强度合适。3.3.2减速器输入轴的设计以及校核减速器输入轴的设计轴的一端连接着皮带轮，而另一端则与一个小锥齿轮相衔接，形成了悬臂式的结构布局。该轴采用回火处理的45号钢材料制作。考虑到滑轮具有0.96的传动效率，故需对轴的直径以及相配套的滑轮和齿轮的具体尺寸进行计算确定。 (3.10)式中：通过上述可知，，所以得出： 鉴于轴上需开设键槽以安装键件，这往往会削弱轴的原有强度，因此有必要对轴径进行适度增大以补偿这一强度损失。在一般情形下，当轴上仅开设一个键槽时，轴径需相应增大，增幅约为3%；若轴上需设置两个键槽，则轴径的增大比例应提高至大约7%。随后，需将调整后的轴径规格化为标准的直径尺寸，以确保其既满足强度要求，所以 故。轴的结构如图所示。该轴的最小直径确定，与小锥齿轮相联结。轴段①的直径设定为，此轴段不仅安装了齿轮，还配置了用于固定锥齿轮的套筒。，在轴段②上，我们安装了滚动轴承，由于轴上的关键零件是锥齿轮，为确保轴的稳定定位，选择了一对型角接触球轴承进行安装。此轴段的直径及长度均与所选轴承的内径和宽度相适配，具体为=20mm,轴右端的定位通过套筒实现，套筒长度设计为小于齿轮轮毂宽度，所以。轴段③作为轴承的定位肩，确保了轴承在轴向上的稳固性，其尺寸设计为mm，mm。轴段④同样安装了轴承，其直径与轴段②保持一致，即直径为mm，mm。在轴段⑤上，我们安装了弹性挡圈，以牢固固定其右侧的轴承。为此，该轴段的尺寸设计为mm，mm。轴段⑥预留了端盖的安装空间，其直径和长度分别设计为mm，mm。最后，轴段⑦上安装了皮带轮，考虑到皮带轮的便捷装拆，该轴段的尺寸设计为mm，mm。轴的受力分析输入转矩为： 作用在小锥齿轮上的各力： (3.11)式中：所以，。故 (3.12)式中：所以 如图所示。通过对轴进行受力分析，可以求解出支撑点的反作用力，其中最大应力出现在、、、值于下表。输入轴的强度校核由上面的弯曲应力图知B处截面为最大应力处 (3.13)式中：参考轴的常用材料及其主要机械性能表，我们发现45钢在经过调质处理后，，查阅相关资料，可知。 所以安全。3.3.3曲柄主轴的设计以及校核曲柄主轴的设计本设备输入主轴一端与大锥齿轮相联，另一端与小链轮相联传送切割的动力，由前面的功率计算可知，锥齿轮传动的效率为,轴的材料选则调质，，MPa，轴的转速=738r/min。轴的最小直径为： (3.14)所以 鉴于轴上需开设键槽以安装键件，这往往会削弱轴的原有强度，因此有必要对轴径进行适度增大以补偿这一强度损失。通常情况下，若轴上仅设计一个键槽，轴径应相应增加大约3%的幅度；而若需配置两个键槽，则轴径的增幅应达到约7%。随后，需将调整后的轴径规格化为标准的直径尺寸，以确保其既满足强度要求，所以 所以。轴的结构如图所示。为了方便拆卸操作，第⑧段轴的最小直径是依据部件的定位需求来确定的，且该段配备了弹性挡圈，其规格为直径即mm，mm。轴段⑦上安装小链轮,则mm，mm。第④段则用于装配6025型号的深沟球轴承，该段轴的直径mm，mm。紧接着，第③段作为轴承的固定轴肩，其直径mm，mm。第⑥段装配有轴承盖，其直径与第④段保持一致，即mm，mm。第⑤段也配备了弹性挡圈，其直径mm，mm。轴段②上安装锥齿轮,则mm，mm。而第①段则包含了轴承与套筒，其直径mm，mm。最后，第⑨段装配有联轴器，其直径=20mm，=52mm。曲柄主轴的受力分析如图所示。轴的输入总功率为2.70kW，其中0.25千瓦分配给输送系统，而剩余的2.45千瓦则用于切割系统，主轴的转速具体数值为。大锥齿轮与小锥齿轮所承受的力是相互等同的,所以 链轮作用在主轴的压轴力 (3.15)式中： (3.16)式中根据公式 (3.17)式中：通过计算得出.曲柄主轴的强度校核根据公式 (3.18)式中查机械手册知，40Cr调质钢的屈服强度达到了，MPa，根据值轴的许用弯曲应力为MPa。根据公式： (3.19)所以通过计算得： 所以是安全的。通过对轴进行受力分析，可以求解出支撑点的反作用力，其中最大应力出现在、、、值于下表。

第4章输送系统的设计收割机的输送机制对收获品质具有至关重要的影响。在往复式收割机中，该输送机制不仅需要迅速高效地将收割下的玉米秸秆转移至一侧，而且还需确保秸秆铺设得既均匀又整齐，形成特定的形态与厚度，从而有效促进干燥过程。本研究致力于选定适宜的传输速率及精巧的输送装置，以期达到最佳效果。图4.1倾斜输送装置中的输送带4.1输送带速度计算理想的输送速度应保证传送带在任何特定时间段内输送的秸秆总量，与收割机在同一时间段内收割的秸秆量完全一致并达到平衡状态，如图示所示，如图所示。 (4.1) 输送带的计算公式： (4.2)因为秸秆稠密k=20，作业速度，则 电动机产生的驱动力，通过小巧的链轮装置，被巧妙地传递至输送系统的核心主轴之上，转速，传送带轮，所以输送带线速度： 4.2输送系统参数的确定4.2.1输送中带传动的设计决定采用柔韧的胶帆布制成的平面输送带来进行动力传输。带轮的直径 因为两个带的带轮直径是一样的，同传动，所以。依据结构设计的需求，我们已将两轴之间的距离精准设定为。带长 带轮包角 曲挠次数 带厚 则带的截面积 (4.3)通过公式，得出。带宽 作用在轴上的力 带轮的结构与尺寸带轮，所以选用，孔径 取轮毂尺寸 取轮缘宽度通过查阅平带轮的规格表，我们获取了其直径、具体的构造形式以及辐板的厚度信息,,。因为切割速度是，为了保证能把秸秆及时的送出来，所以选择最高速度。4.3输送传动设计在输送系统中，动力是通过曲柄主轴上的链轮巧妙传递至输送主轴的对应链轮，进而驱动皮带轮旋转。因此，我们需要细致计算链轮传动的各项参数指标，所以选择滚子链传动。设计计算功率 (4.4)其中，通过查阅手册，得、、，则 依据设计所需求的功率以及小链轮的旋转速度n，我们参照小链轮齿数的标准A系列滚子链额定功率曲线图，精心挑选了链条的节距P。最终，我们决定采用08A系列的链条，其节距确定为12.7毫米，以确保系统的高效稳定运行。对链轮轮毂的孔径进行复核校验链轮轮毂孔径的极限容许尺寸，获取链轮轮毂孔的最大允许直径 故合理。初定中心距链长节数 (4.5)其中，通过计算得链条长度 理论中心距 滚子链链轮尺寸链轮的材料我选用的是45号钢，齿数，分度圆的直径为 齿顶圆的直径 故取齿根圆直径 分度圆的齿高 故取齿侧凸缘直径 4.4输送轴的设计以及强度校核收割机的输送主轴动力源自曲柄轴中央的小链轮，根据先前的精确计算，输送系统所需功率已确定为0.25千瓦。主轴材质选用的是40Cr调质钢，其疲劳极限范围在112至97之间，而许用剪切应力则介于35至55Mpa。此外，主轴的旋转速度已设定为每分钟738转，以确保高效稳定的运行。轴的最小轴径 (4.6)取则 鉴于轴上需开设键槽以安装键件，这往往会削弱轴的原有强度，因此有必要对轴径进行适度增大以补偿这一强度损失。通常情况下，若轴上仅设计一个键槽，轴径应相应增加大约3%的幅度；而若需配置两个键槽，则轴径的增幅应达到约7%。随后，需将调整后的轴径规格化为标准的直径尺寸，以确保其既满足强度要求，所以 。轴的结构如图所示。4.4.1确定轴段的直径及长度①段直径直径，在段②上安装皮带轮，所以，轴段③上安装轴承及外圈定位的轴承端盖，轴承选用6204型的深沟球轴承，查阅相关手册得，；轴段④是轴承内圈定位的轴肩，则根据轴承定位尺寸；轴段⑤上安装弹性挡圈以定位链轮，故；在轴段⑥上装配链轮时，该轴段的直径与长度需与链轮的轮毂孔直径及长度相匹配；轴段⑦上也是安装弹性挡圈以定位链轮，故；轴段⑧是轴承内圈定位的轴肩，故；轴段⑨上安装轴承，即。4.4.2输出轴的受力分析链轮的输入动力是，传送主轴的转速是，所以可以计算出传送带轮上的圆周力 传送带轮是平带，宽和带厚分别是所以带截面积是，带的预紧力是，所以作用在轴上的力： 输送主轴上的小链轮所承受的圆周力及轴压力，与曲柄主轴小链轮所经受的相应力的大小是相吻合的，所以 轴上支反力和最大应力分别是： 查阅手册，可知40Cr调质时，许用弯曲应力，由公式 (4.7)得出 故，安全。

结论本论文聚焦于一款专为玉米秸秆整体保存设计的小型收割机的研发。在当前农业领域，玉米秸秆的采集与留存工作仍大量依赖人工，这不仅劳动强度极高，不仅效率低下，而且难以适应现代农业大规模生产的节奏和市场需求快速增长的趋势。。为此，本论文所设计的小型玉米秸秆收割机，旨在大幅度减轻农民在收获过程中的体力消耗，同时符合农业机械化的作业规范，其独特优势概述如下：（1）这款小型玉米秸秆收割机以其紧凑的结构设计脱颖而出，小巧的体积使得它在各种地形间穿梭自如，无论是广袤的平原，还是崎岖的山川、丘陵，甚至是复杂的梯田和套种玉米田等小块地块，都能轻松应对。其出色的通过性和适应性，不仅确保了作业的顺利进行，更避免了传统机械作业可能带来的土壤压实或退化问题，保护了土地的肥沃与生态。（2）收割机的切割装置搭载了先进的往复式双动刀技术，这一设计特别针对玉米秸秆的硬度和韧性进行了优化。切割器的往复运动速率达到了每分钟2000次，这一速度显著超过了同类国际领先机型的每分钟1650次水平。从而显著提升了切割效率，并扩大了单次切割的幅宽。刀片与刀杆的一体化设计，确保了高速运转时的精准度和稳定性，避免了任何晃动现象的发生。同时，刀片采用光滑刃口设计，进一步降低了切割阻力，确保了秸秆切割的平整度和高质量。（3）在传动系统方面，收割机采用了锥齿轮传动方式，这一设计巧妙地实现了传动方向的转换，不仅提高了机械传动的效率，还增强了其稳定性。（4）该收割机的整体设计巧妙且合理，大量采用通用标准件和常见材料制造，这不仅降低了生产成本，还使得其易于生产和维护。同时，其保养和运输过程也极为简便，经济实惠。经过严格的测试验证，小型玉米秸秆收割机的技术参数和性能指标均已达到预期设计目标，充分展现了其卓越的性能和可靠性。随着农业结构的不断优化调整和生物质能源产业的蓬勃发展，玉米秸秆作为重要的生物质资源，其机械化收割与保存技术正迎来前所未有的发展机遇。小型玉米秸秆收割机以其独特的优势和广阔的市场需求