毕业设计（论文）-皮带式方草捆捡拾抛掷机设计

目录TOC\o"1-2"\h\u42291.绪论 .绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景牧草业是一种宝贵的资源，可以作为燃料、加工原料，其中草业也是畜牧业发展的重要保障。草食的特点是营养丰富，适口性好，消化率高，价格低廉，既可作为家畜过冬的良好原料，又可作为生物能源再生的原料。近几年来，在轻体板、轻壁板、隔板、蜂窝蕊复合轻质板技术等方面的应用已经成熟，大量的建筑和装修材料已经生产出来，可以替代木料作为板材，也可以作为组合家具、包装箱等。因其价格低廉，重量轻，美观大方而深受用户欢迎。与此同时，生产过程无污染，符合国家产业政策，具有较高的利税收入，是高效、长期的轻纺建材原料，既可部分替代砖、木等材料，又能有效保护耕地和森林资源。草墙板的保温性能、装饰性能和耐久性都是很好的，许多发达国家已经将草墙板作为木板和瓦片的替代材料，在建筑业得到了广泛的应用。另外，通过工艺方法处理后的牧草还可制成人造丝和人造棉，生产糠醛、饴糖、酒和木甘醇，以及纤维板等。草食还可作为食用菌基料，这是一个与食品相关的技术。食用菌类具有很高的营养价值和药用价值，以牧草为基料，可大大增加食用菌类的原料来源，降低生产成本。以牧草为原料生产平菇和香菇的技术已经比较成熟。草本植物也是造纸的主要原因。草业综合利用已成为煤炭、石油、天然气四大能源，占全球能源消费总量的14%。在生物能源资源中，我国每年约有一半的秸秆资源是可利用的。根据上述分析，畜牧业必将成为国家建设的一项重要工程，其在国民经济中的比重将越来越大。建国以来，我国牧草收获机械化工作从小到大，由半机械化到机械化，取得了长足的发展，广大牧区在牧草收获的各个环节都不同程度地采用机械作业。作物稻秆、词饲草产业化首先要解决收集问题，稻秆收割后占用空间大，运输效率低，成本高，一直制约着世界生物能源的利用。1.1.2研究意义随着国家的逐步发展，畜牧业也得到了一定的进步。但与发达国家相比，我国饲草包装技术设备落后，且多为仿造产品，主要工作部件结构参数选择不当，生产规模小，设备质量差，远远不能满足国内饲草包装加工设备市场的需求。尽管国外的产品在市场上质量较好，但由于价格过高，不能满足国内消费水平，导致部分地区对部分草场采用就地焚烧的方式，不仅破坏了土壤中的有机质和微生物，使土层结接地降低，同时也浪费了大量的草料资源，因此研制出一种性能优良、自动化程度高、价格适中的小型草料打包机械。能使农民从艰苦的劳动条件中解放出来，大大提高劳动生产率，对农民来说是最实惠的，所以研制国产打捆机，对推进牧草产业化进程将起到举足轻重的作用。根据资料分析，采用机械化收割方式，与人工收割和畜力收割相比，可以提高生产效率，降低作业成本，减少营养损失，更好地利用牧草资源。压捆后草料平均密度可增加10倍左右，相应的贮藏空间仅为压捆前的1/10，而不压捆运输成本可降低70%左右。由此可见，草包加工的经济效益非常显著。伴随着我国综合国力的逐步增强和经济建设的不断加快，农业产业结构正在逐步优化调整，畜牧业将成为农业产业化建设的重要组成部分，其所占的比重也日益增大。因此，如何加快牧草生产机械化，大幅度提高畜牧业生产力水平，对于促进我国畜牧业的发展，加快农业现代化进程，具有重大的战略意义和现实意义。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状我国草捆捡拾抛掷机的研制起步较晚，牧草机械技术水平低，主要原因是核心机架打结器的研制相对滞后，目前国内压捆机的打结器大多是从国外购买的，基本上都是上20世纪0年代的国外技术，国内生产的打结器一般都是依赖国外进口的绘图打结器，再仿制，但是技术没有达到国外机器的要求，如材料、加工工艺、设备条件等方面都存在许多问题。当前，国内打包机生产单位和型号主要有：中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院研制的9YFQ-1.9型打包机、中国收获机械总公司研制的9YFQ-1.5型打包机、沈阳方科制造有限公司研制的9YFQ-1300型打包机。1970年代，我国引进了美国、法国等国的捡拾抛掷机，并开始合作或自行研制，代表机型为中船713研究所研制的93HD—1000型液压打包机，天津市尤耐特机械技术有限公司研制的MK5050-G型青贮打包机（图1-5），中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院研制的MK0870悬挂式打包机（图1-6）,9YDC—220W型饲草打包机。另外还有上海电气集团现代农业设备成套公司、上海世达尔现代农机有限公司、中国收割机械总公司等一批生产打包机的企业。国产打包机多以小圆捆为主，打捆宽度约为800mm，草捆直径为500~800mm，草捆密度也较小，一般为100~160kg/m3。且自动化程度较低，操作不便，工作效率较低。图1.1（左）MK5050-G型青贮圆捆打包机、（右）MRB0870悬挂式打捆机1.2.2国外研究现状压捆机按工作方式可分为固定压捆机和捡捆机两种，捡捆机又可分为牵引式和自走式两种，现代农业机械多采用牵引式捡捆机。根据其形状可分为方捆和圆捆两种，方捆压捆机因运输方便而使用较多。按压气室的结构可分为活塞室作往复直线运动和做圆弧摆动两种形式，前者对活塞侧面或上方进料，具有压缩密度大，生产效率高的特点，后者进料性能较好，但捆草密度低。通常捆长60~120cm，宽40~50cm，高45~50cm等，捆长可调，草捆重量20~40kg大圆捆尺寸：直径1.2~2m，高1.5~2m，重300~800kg，见图1.2。图1.2（左）圆捆打包机、（右）方捆打包机在19世纪早期的西方国家，牧草是采用分割式收割技术，先在田地里晾晒，当达到一定要求时，再由人工打捆。二十世纪初，国外的草业技术有了长足的发展。美国人德德里克于1870年发明了第一台牧草打包机。40年代，美国又研制出大田牵引压捆机，60年代，大多数西方国家已开始采用牧草收割技术。在国外的知名生产商有约翰迪尔（JohnDeere）、爱科（AGCO）.Clark.纽荷兰（NewHolland）等。呼伦贝尔地区是我国牧草收获机械化程度最高的地区，每千草收割一吨要消耗7个小时，而美国每千草收割仅需1.5个小时，与西方国家相比，我国的牧草机械化水平远远落后于国外。其主要原因是压捆机的自动化水平较低。自二十世纪70年代起，我国就开始自行研制横截面36×46cm的小型方捆捡拾机，并同时从西方发达国家如美国引进了圆捆和大型方捆捡拾机。综上所述，我国对草捆捡拾抛掷机相关的研究处于起步阶段，但随着牧业制度的变革和现代牧业发展模式的不断推进，机械化抛掷机有望成为适度规划牧场常用的一种技术手段，牧业发展对其程度也将进一步提高。针对现存的问题，今后的牧业机械研发应紧密结合农艺，提高工作效率和可靠性，尽量满足不同类型草捆工作要求，向自动化、智能化的方向发展。2.草捆捡拾抛掷机组成部分及工作原理2.1草捆捡拾抛掷机工作原理本课题所设计的皮带式方草捆捡拾抛机主要由结构部件、动力源、转动装置、输送系统等组成，如图2.1所示。它包括机架、皮带、挂接装置、调节杆、收捆器，采用机械式抛掷机，一般由压捆机的大飞轮带动抛掷机的皮带轮，使上下皮带产生回转运动。草捆从压捆机中排出，当与抛掷机的回转皮带接触时，被上下皮带夹持，从机器中迅速抛出。为增加草捆与皮带间的摩擦，皮带表面呈粗糙凸纹状。它结构简单合理、操作方便、工作效率高，适合各种运输车辆配套使用。图2.1皮带式方草捆捡拾抛掷机结构2.1.1动力源系统草捆捡拾抛掷机的主要动力源来自拖拉机，拖拉机能行驶是靠内燃机的动力经传动系统，使驱动轮获得驱动扭矩Mk，获得驱动扭矩的驱动轮再通过轮胎花纹和轮胎表面给地面小、向后的水平作用力（切线力），而地面对驱动力大小相等、方向相反的水平饭作用力Pk，这个Pk饭作用力就是推动拖拉机向前行驶的驱动力（也称喂推进力）。当驱动力Pk足以克服前后车轮向前滚动阻力和所带农具的牵引阻力时，拖拉机便向前行驶。若将驱动轮支离地面，即驱动力Pk等于零，则驱动轮只能原地空转，拖拉机不能行驶；若滚动阻力与牵引阻力之和大于驱动力Pk时，拖拉机也不能行驶。由此可见轮式拖拉机行驶是由驱动扭矩驱动轮与地面间的相互作用而实现的，并且驱动力要大于滚动阻力与牵引阻力之和。下面我们再分析一下影响拖拉机行驶有主要因素。2.1.2转动系统根据动力机构需要以及各个机构设计位置，采用链传动的方式传递后部动力。外部动力通过减速装置传递给飞轮带动压缩曲柄主轴，通过滚子链带动后部输送机构转动，输送机构工作最大扭矩为209.58Nm，根据机械设计手册选用12A滚子链。输送机构要求转速相同，转向与压缩机构相反，因此需要在压缩曲柄轴动力后部将动力方向改变。在压缩曲柄主轴主动链路采用反向包链，改变输出动力转向，如图2.2所示。图2.2整体转动结构示意图2.1.3输送系统本设计草捆捡拾抛掷机输送系统采用带式输送方式，输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。收捆器将草捆落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送到卸料端卸出。使用非常方便，广泛应用于现代化的各种工业企业中，如：矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中。根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置形式的作业线需要。图2.3带式输送装置示意图2.2草捆捡拾抛掷机结构设计2.2.1皮带设计皮带输送机的组成包括：传动辊、换向辊、托辊、传动机构和传送装置。它的传动元件质量较轻，性能较好，工作时噪音小，维护费用低廉，只要保证各个零件的正常保养，即可保证皮带输送机的安全和有效运转。小型皮带输送机的牵引形式有辊式和钢索式两种。传送带的构造见图2.4。工作时，传动辊与传送带的摩擦带动传送带移动，使草捆在传送带上移动。图2.4皮带输送机的输送皮带构造2.2.2机架设计草捆捡拾抛掷机机架是机器的主要零件，在抛掷时要承受较大的轧制力、瞬间冲击力和部分轧制力矩，同时还需要将轧辊、平衡、压下系统等设备装配到机架上，从而保证了轧机机架的刚性和强度。因为车架的重量和制造工艺十分复杂，所以通常采用较高的安全系数（n=10~12），作为永久使用、不更换的部件。为便于起重，在支架上铸造4个耳环。具体的构造如图2.6所示。图2.6机架结构图机架的主要参数有：机架窗口高度H和宽度B以及机架立柱断面面积。为了方便更换轧辊，窗口宽度B应大于轧机轧辊最大直径，换辊侧的窗口宽度比传动则窗口宽度大10mm。2.2.3调节杆设计皮带式方草捆捡拾抛掷机设计时，为了满足不同捡拾抛掷机作业需求，捡拾抛掷机板伸出的长度和角度是可以通过调节杆进行调节的。可以通过手动转动螺杆，投掷板绕与底板的接触点转动，从而实现投掷板和机架的相对位置的变化。调节杆结构如图2.2所示。图2.2调节杆结构示意图2.2.4挂接装置现代拖拉机通常采用三点会聚式和平行四连杆式两种悬挂形式，三点会聚式即两根下拉杆向前会聚到一点。设计一种满足多种尺寸的通用性挂接装置，这样在更换其他拖拉机时，可以很好的起到连接机具和拖拉机的桥梁的作用。图2.8为该挂接装置的模型图，在与拖拉机配重架上的孔连接的一侧打两个方孔，以满足不同型号的拖拉机配重架的尺寸，与机具连接的另一侧类似于叉车前部的形状，起到托举和固定机具的作用。图2.8挂接装置工作时，先将挂接装置与拖拉机配重孔通过螺栓连接固定，再将方草捆捡拾抛掷机部分放于挂接装置上固定。需要拆卸或者换用其它拖拉机时，只需拆卸挂接装置和拖拉机连接的螺栓即可。而且，该装置除了挂接方草捆捡拾抛掷机，还可以放置其它前悬挂机械，简单便捷。2.2.5收捆器收捆器主要通过捡拾机构、卷压滚筒机构、扎线机构和放捆机构自动完成软茎草类的捡拾、成型、打捆和放捆过程。拖拉机的动力输出轴通过万向传动轴，将拖拉机的动力输入到捆扎机的输入轴，使用拖拉机液压输出接口控制油缸活塞伸缩，实现放捆作业。收捆器捡拾器弹齿的运动由捡拾器一端的曲柄、滚轮以及凸轮盘组成的定向滚轮机构控制，再另一端安装有超越离合器，避免因为意外情况导致的捡拾器反转。同时，捡拾器配备了悬挂以及升降装置，可以有效的保证弹齿具有稳定的离地间隙。工作过程中，拖拉机牵引捡拾收捆器跨骑在收货后成垄的秸秆草上，随着拖拉机的前进，挂上动力输出轴，已预调好适当高度的拾草机构开始转动，捡拾秸秆草喂入卷压室，随着捆扎机滚筒的连续转动，进入卷压室的秸秆草逐渐由小变大形成紧密圆捆。本设计收捆器主要传动设计是拖拉机动力通过传动轴、锥齿轮箱、v皮带和链条传递到各个工作部件。图2.9捡拾抛掷机的传动部分示意图其主要设计思想是：拖拉机通过万向轴将动力传递给一对互相垂直齿合的锥齿轮，锥齿轮再将动力传递给连接在轴上的带轮，带轮通过V形皮带将动力传递给连接在捡拾器上的带轮和链轮，捡拾器上的链轮通过链条将动力传递给成捆室内的各个旋转滚筒，使每个滚筒旋转起来完成打捆作业。3.草捆捡拾抛掷机动力源设计3.1拖拉机的选择随着制造业新技术、新工艺的涌现，农用机械在国内农业生产中得到了广泛推广。目前国内市面上的拖拉机种类繁多，国产的拖拉机在外观企业产品识别性上与国外的拖拉机生产制造大厂相比没有突出的亮点，而没有鲜明的产品识别性就会让产品在市场竞争失去优势，因此国内的拖拉机自主品牌应该拥有自己独立的、鲜明的产品识别外观。由于表3.1产品参数介绍，可以选择拖拉机动力为20~50马力。表3.1皮带式方草捆捡拾抛掷机产品参数介绍型号配套动力驱动方式作业速度捡拾幅度捆包方式草捆直径*长度（mm）草捆重量外形（mm）整机重量50*8020-50马力传动轴1-1.5m/s800（mm）覆膜捆包600*80020-50kg1773*1425*1392700公斤70*10026-50马力传动轴2.5/3.0m/s1000（mm）覆膜捆包700*100030-75kg2300*1600*1450870公斤3.2带传动参数计算带轮传动机构图如3.1所示。图3.1带轮传动由机械设计中（以后用表均出自本书）表88得工况系数KA=1.2，故Pc=KA×P=1.2×6KW=7.2Kw（3.1）（1）选择带型：根据Pc=7.2KW，η1=480r/min.查《机械设计教程（第九版）》表8-4选用C型带传动。（2）确定大、小带轮的基准直径由表8-4知，d应不小于200，现取d1=200mm，可得d2=i2d（1-ε）=1.5×200×（1-0.02）=294mm（3.2）由表8-4取d2=315mm（3）计算带速（3.3）带速在5~25m/s之间。（4）V带的基准长度和中心距初步选取中心距：（3.4）查表8-2，取Ld=2500mm实际中心距：（3.5）（5）验算小带轮包角（3.6）由上计算可知，带轮包角在合适范围内。（6）由d1=200mm，n1=480r/min查表8-4得P0=2.4kw由传动比i2=1.5查表8-5得△P0=0.27kw由α1=172.7查表8-6得Ka=0.98，查表8-2得KL=0.92，由此可得（3.7）由上计算得出，V带根数取为3。（7）作用在带轮轴上的压力查表得q=0.1kg/m，故求得单根V带的初拉力（3.8）作用在轴上的压力为：（3.9）（8）带轮的结构设计带轮材料选择HT200，由于da=315mm<350，所以用腹板式结构。由此可得：（3.10）3.2动力参数计算设连接主动锥齿轮的轴为轴1，连接从动带轮的轴为轴2，连接从轮链轮的轴为轴3，成捆室单元滚轴为轴4；因为小锥齿与从动带轮在同一根轴上，故小锥齿的转速与从动带轮的转速均为n2；与小锥齿啮合的锥齿的转速为n1，从动链轮的转速为n3。单元辊轴上的链轮的转速为n4。（3.11）（3.12）各轴转速为：（3.13）4.草捆捡拾抛掷机转动装置设计4.1齿轮设计锥齿轮传动图如图4.1所示：图4.1锥齿轮传动图圆锥齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度。材料选择由《机械设计（第九版）》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质）硬度为260HBW，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为230HBW。（1）设小齿轮齿数为Z1=19，则大齿轮齿数为Z2=iZ1=1.5×19=28.5取29.设模数m=3mm。（4.1）解得δ1=33.2°，δ2=56.8°；分度圆直径：d=mz1=3×19=57mm；d2=mz2=3×29=87mm。齿顶高h=m=31mm，齿根高hp=1.2m=3.6mm，全齿高h=2.2mm=6.6mm，顶隙C=0.2m=0.6mm齿顶圆直径（4.2）齿根圆直径（4.3）外锥距（4.4）齿宽（4.5）齿根角（4.6）根锥角（4.7）顶锥角（4.8）齿宽系数（4.9）（2）受力分析圆周力：（4.10）4.2链轮设计如图4.2所示，为链传动示意图图4.2链传动示意图由轴3功率P3=6kw，n4=180r/min传动比i3=1.78查书177页得：由于链接通常是偶数，为使链条和链轮磨损均匀，常取链轮齿数为基数，并尽可能与连接数互质。优先选用链轮齿数系列为；17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。本文取z=21，大链轮齿数Z2=i×Z1=1.78×21=37.38取Z2=38，实际传动比误差小于±5%，故符合要求。（1）链传动节数初定中心距a0=40p得：链节距：（4.11）去链节数为Lp=110。（2）结算功率由<机械设计（第九版）》表9-6得：KA=1.4，故：Pc=KAP=1.4×6=8.4kw（4.12）（3）链条节距（4.13）采用单排链，km=1.0，故：（4.14）当n4=180r/min时，20A链条能传递的功率为10kw（>7.57kw），故采用20A链条，由表9-1查得，节距P=31.75mm。（1）计算链速（4.15）（2）作用在轴上的压力由FQ=（1.2-1.3）F设FQ=1.3F得：（4.16）4.3轴的设计动力从拖拉机传出，由万向传动器传递到轴1上的小锥齿轮上，再经由轴1上的小锥齿轮由一级锥齿轮传动传递到轴2上，由轴2上的锥齿轮经过带传动将动力传递给轴3上的链轮，再由轴3上的链轮将动力传动传递到成捆室的各个滚轴上，从而完成草捆捡拾作用。查《机械设计》（第九版）得轴得常用材料及其主要力学性能如下表4.1。表4.1轴的常用材料及其主要力学性能材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限σBMPa屈服强度极限σsMPa弯曲疲劳极限σ-1MPa剪切疲劳极限τ-1MPa许用弯曲应力[б-1]MPa45正火≤100＞170~21759029525514055回火>100~300160~21757028524513560调制≤200217~25564035527515540Cr≤100241~28673554033520070调制＞100~300685490335185草捆捡拾抛掷机在工作时，捡草器的转速很高，而且传递的扭矩很大，综合考虑，由《机械设计》（第九版）选出轴的材料选择40Cr调质处理，硬度为241-286HBS，其屈服疲劳强度极限σs=540MPa，抗拉强度极限σB=735MP弯曲疲劳极限取σ-1=355MP，τ-1=200MP。（1）轴的最小直径确定由公式：（4.17）其中P——该轴传递的功率，6.32kw；n——该轴的转速，320r/min；A0——指轴的材料和承载情况确定常数已知P=6.32kwn=320r/min。查表15-3得A0=112~97取A0=100代入上式可得：（4.18）考虑到轴上有两个键槽轴径增大10%得D=27×（1+10%）=29.7mm（4.19）由于轴的直径一般为5得倍数，故取d=30mm、（2）轴的结构设计为了便于整机得装配以及轴上零件的拆卸，故把轴做成阶梯型轴的直径从中间逐渐向两端减小。可依次将轴承和带轮，链轮等从轴端装拆，为了使轴上的零件便于安装，轴端及各轴的端部应有倒角。轴上磨削的轴段应有砂轮越程槽，车制螺纹轴段应有退刀槽。从左向右依次为第一段轴、第二段轴、第三段轴。第一段轴；轴径d5=25mm，l5=24mm，车螺纹。第二段轴：轴径d1=35mm，l1=147mm，键槽分别为b×h×l=8mm×7mm×28mm、b×h×l=8mm×7mm×45mm。第三段轴，轴径d3=35mm，l3=25mm。第四段轴，轴径d2=55mm，l2=810mm，键槽为b×h×l=16mum×10/mm×40mm。第五段轴；轴径d4=30mm，l4=26mm。旋转轴结构初定如图4.3所示：图4.3轴的结构示意图（3）计算轴承支反力如下：水平面：（4.20）垂直面：（4.21）轴上载荷的计算求轴承上的支反力垂直面内：（4.22）水平面内：（4.23）画受力简图与弯矩图，如图4.4所示：图4.4受力简图和弯矩图根据上面的数据和轴的机构以及弯矩和扭矩图中可以看出，受载荷最大的面是靠近大带轮的轴承端面，因此求得此截面的弯矩扭矩如表4.2。表4.2截面的弯矩扭矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面c）的强度。由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取a=0.6。由《机械设计》公式得：（4.24）前面已经选定轴的材料为40C，，调质处理，由《机械设计》表15-1可查得[σ-1]=70MP，所以计算出轴安全。（4）按弯扭合成强度校核根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力为：（4.25）（4.26）式中：M——轴所受的弯矩，N.mm；T——轴所受的扭矩，N.mm；W——抗弯截面系数，mm2，根据截面形状，取W=0.1d3；——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，前已选定轴的材料为45Cr钢，调质处理，据此查表得。因此，故安全。（5）选取轴的材料和热处理方法选取轴的材料为45Cr钢，经过调质处理，硬度。（4.27）根据选用材料为45钢，的范围为126~103，选取值为115，低速轴功率，，代入数据：（4.28）考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈加大3%～7%后，取标准直径为33.3mm。（6）输出轴的结构设计输出轴系的主要零部件包括一对角接触球轴承，斜齿圆柱齿轮和联轴器等，为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。1）外伸段：设计外伸段与LT9型弹性柱销联轴器配合，以过盈需合作径向定位，且外联轴器的一侧采用轴肩作轴向定位，选取外伸段长为，直径为。2）密封段：设计密封段与油封毡圈40配合，选取密封段直径长度为，直径为。3）轴肩段：轴肩与轴承和从动齿轮作轴向定位，选取轴肩段长为，直径为。4）左右两端轴颈段：左右两端轴颈与7209AC角接触球轴承配合，轴承内圈与轴承采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承，端轴颈直径为45mm，长度左端为20mm和右端为30mm。5）齿轮配合段：此段开有键槽，采用圆头普通平键与减速器地从动配合，根据设计的直齿齿轮的齿宽为48mm，为使装配紧实，设计配合段长度为45mm，直径为50mm。6）退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在轴肩和右端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为3mm，槽深为2mm。7）倒角：根据推介值（mm）：d＞30~50，C取1.5或1.6，D＞50~80，C取2此处选取d＞30~50，C取1.6，d＞30~50，C取2。输出轴的基本尺寸如下表：表4.3输出轴的基本尺寸名称左端轴颈齿轮配合段轴肩段退刀槽右端轴颈密封段外伸段长度（mm）直径（mm）5.草捆捡拾抛掷机输送系统设计皮带输送机的传动框架通常是安装在运输机的前部（头部）（视具体情况而定），用于头部滚筒。传动框架由槽钢、H型钢和钢板通过焊接、螺栓连接等方式连接而成。传动框架由四部分组成：立柱，斜支撑，底座，横梁。立柱的主要功能是安装传动辊，其承受的负荷主要为辊子及其有关零件的自重和沿其传送辊的传送皮带所产生的压力。如图2.5所示，常用的辊的材料有铸铁和橡胶两种，有三种组合方式：铸铁辊—铸铁辊、橡胶辊—橡胶辊、橡胶辊—铸铁辊。这里采用橡胶辊—铸铁辊的组合方式，这种组合方式摩擦力较高，草捆不易掉下。（1）铸铁辊（2）橡胶辊图2.5辊结构图铸铁辊的材料为HT40灰铸铁，其表面铸有螺旋凸棱和纵向凸棱，目的是进一步提高抓取能力。铸铁辊的造价低，制造方便，耐磨性好。橡胶辊是由钢轴外边紧套九个橡胶环组成，橡胶辊的抓取能力强，对于草捆压力小，降低了草捆的损伤率。直径一般为60~100cm，本次设计取为70cm。5.1输送布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。皮带输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的输送机中往往采用多电动机驱动。皮带输送机常见典型的布置方式如下图5.1所示：图5.1皮带输送机典型布置方式5.1运行速度计算合理的输送速度应使输送带单位时间内输送的草捆量等于抛掷机同时间内打包的草捆量。即（5.1）式中——机器前进速度；——机器作业幅宽（=1m）；——输送带速度；——草捆层厚度（拔齿高度）；——草捆生长密度（株/M2）；——草捆在输送带上的集密度（株/M2）。图5.2输送带取=/，为草捆积集系数。所以输送带速度计算公式：=（5.2）因草捆稠密取20，作业速度为=1.46～1.99m/s，则：==1.46～1.99m/s（5.3）发动机动力经小链轮传给输送系统主轴，其转速=738r/min输送带轮D=φ90mm，因此输送带线速度为==3.48m/s（5.4）5.2输送驱动设计（1）选用胶帆布平带传动。（2）带轮的直径mm（5.5）参平带轮的直径表选mm（3）带速＜=30m/s（5.6）（4）两个带轮直径相同，同比传动，即mm（5）轴间距根据结构确定=1020mm（6）所需带长mm（未考虑接头长度）（5.7）（7）带轮包角＞（5.8）（8）曲挠次数＜（5.9）其中——带轮数。（9）带厚（5.10）按胶帆布平带规格选标准值，则mm。（10）带的截面积（5.11）式中——工况系数，查工况系数表得；——胶带单位截面积所能传递的基本额定功率，查胶帆布带单位截面积传递的基本额定功率kW；——包角修正系数，根据标准值；——传动布置系数，根据标准值。mm2（5.12）（11）带宽mm（5.13）选取标准值，则=12mm。（12）作用在轴上的力N（5.14）式中——带的预紧应力，MPa。（13）带轮的结构与尺寸a带轮的材料≤30m/s，选用HT200b孔径，取=18mm（5.15）取mm。c轮毂尺寸（5.16）取mm。d轮缘宽度查平带轮的直径、结构形式和辐板厚度表得，取mme辐板厚度s，取mmf轮缘尺寸轮缘厚度mm因为动刀切割速度=1.87m/s，为能及时将牧草输送出，据算得输送带最高线速度为=3.48m/s。5.3主轴强度校核由轴上受力分析可计算轴上的支反力、，最大应力NNN（5.17）图5.3输送主轴的受力图由上面的弯矩图分析可知最大应力在右端轴承处，（5.18）查轴的常用材料及其主要机械性能表[6]可知40Cr调质时MPa根据值查轴的许用弯曲应力表得轴的许用弯曲应力MPa式中——轴计算截面的抗弯截面模量mm3；（5.19）MPa＜（5.20）故安全。总结随着我国牧业发展的不断扩大，传统管理模式和劳动力无法满足作业需求，草捆捡拾抛掷机成为推动牧业发展标准化、规模化的重要手段，皮带式方草捆捡拾抛掷机可以自动完成草捆的抛掷，降低了人工作业强度。目前，国内对于草捆抛掷机的研究处于起步阶段，优化结构组成、提高作业效率、增强适用性是技术的关键和难点。本文主要针对以上关键点对皮带式方草捆捡拾抛掷机进行了设计与分析，通过了解草捆捡拾抛掷机工作原理的基础上，根据草捆抛掷机作业实际需求，通过理论分析和公式计算对调节杆、皮带、机架、挂接装置和收捆器进行了关键部位的结构设计，并对其分部的动力源系统、转动系统以及输送系统进行了详细的设计与分析。最后，通过设计完成草捆捡拾抛掷机结构紧凑，小巧灵活，移动方便，操作简单，整机通过性好，适应性强，能将山川、丘陵、梯田、套种等中小型牧草场，而且对草地没有任何负重作用，克服了以往连续使用机械造成草地退化的缺点。

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