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3324 青玉米秸秆收割切碎机的设计 青玉 秸秆 收割 切碎 设计

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塔里木大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级农机12-1班 学生姓名陈刚学号8031208112课题名称青玉米秸秆收割切碎机的设计起止时间2011年3月1日 2012年 5月28 日（共 14周）指导教师李宜峰职称讲师课题内容 青玉米秸秆收割切碎机的设计。1. 选择动力形式，设计整体方案，2. 根据实际要求设计传动装置和工作装置。3. 绘制二维装配图和零件图。4. 对整机进行三维实体建模。拟定工作进度（以周为单位）第13周 查阅文献，撰写开题报告。第46周 根据现有的青贮机构思自己的设计方案。第78周 据工作要求,计算并查阅相关手册,选择和设计各零部件。第910周 运用AUTOCAD软件,绘制二维零件图和装配图。第1012周 运用Solidworks完成整体零件的三维建模。第1213周 从工艺性能,经济性能,实用性能等方面对产品进行综合评价. 校核修正.完成产品说明书。第14周 整理毕业设计说明书和图纸等资料，准备答辩。主要参考文献1 段宪兵，陈学庚，李亚雄，温浩军.茎秆切碎还田机械发展现状与应用前景J.新疆农机化, 2003,(2)：57-58.2 孙学军,王频. 秸秆切碎还田机的研究现状与思考J.新疆农机化, 2001,(2)：41-43.3 黄新平. 棉秆粉碎收获机的设计J. 农业工程学报 , 2003,(7)：136-138. 4 黄新平. 棉秆粉碎收获机的设计J .农业机械学报, 2003,34(4)：56-62 . 5 帕合尔鼎阿布来提，吐尔逊娜依热依木江. 几种秸秆切碎还田机的特点及使用要求J.新疆农机化 , 2005,(3)：56-57 . 6 夏俊芳,袁巧霞，周勇. 我国秸秆机械化还田发展现状与对策J. 黄冈职业技术学院学报.2002,4(2)：48-49 . 7 吕小荣,努尔夏提朱马西,吕小莲. 我国秸秆还田技术现状与发展前景J.现代化农业, 2004,(9)：41-42 . 8 米志峰.秸秆还田技术的现状与发展J.能源基地建设，2000(06) .任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 陈刚 2011 年 12 月 1 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 青玉米秸秆收割切碎机的设计 学生姓名 陈 刚 学 号 8031208112 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化班 级 农机12-1 指导教师 李宜峰 起止时间 2011.12.12012.05.30 机械电气化工程学院教务办制开题报告正文青玉米杆收割粉碎机械1.课题研究的意义青玉米秸秆机械收割切碎技术，就是在玉米收获后，使用秸秆切碎技术直接将留在地里的玉米茎秆就地粉碎并回收。目前新疆玉米面积约123万h棉秆资源非常丰富。玉米杆秆具有很高的营养价值，其蛋白质含量一般为8%9%，经过微化处理后，其蛋白质含量可达12%，比麦草、稻草的蛋白质含量高56倍，可作为很好的牛羊饲料。而据有关统计数据表明，目前玉米秸秆利用率只有35左右，经处理后的利用率低于20。随着农业经济的发展和农业劳动力的减少，越来越多的青玉米秆遗弃田间或烧毁，造成了青玉米秆资源的极大浪费和对空气的严重污染，甚至严重影响到交通安全。机械化青玉米杆收割切碎技术是将青玉米秆在田间就地收割切碎并回收，用于喂养牲畜，是一项农机化适用技术。研究推广此技术，无论是从保护环境、改善土壤结构，还是从减轻农民负担，都有其不可估量的作用。2.现状及分析2.1国内外技术现状、专利等知识产权情况分析和国内现有的工作基础2.1.1 国内秸切碎机械的机型按青玉米杆秆粉碎部件轴的位置分，玉米秆收割切碎机可分为卧式收割切碎碎机和立式收割切碎机两种。卧式秸秆切碎机切碎部件在垂直面内做旋转运动，打击秸秆。大多属于无支承式打击切碎。多用于高粱、玉米、棉花等柔韧性差、脆性好的硬秸秆作物。已有机型主要有： 4F90（70）型秸秆还田切碎机、9Q1.7型牵引式茎秆切碎机、9Q1.5型悬挂式茎秆切碎机、JQ2.0型悬挂式茎秆切碎机、JZH2秸秆根茬还田通用机、JH100、JHF150、JHF130型秸杆收割切碎机等。立式秸秆切碎机切碎部件的轴垂直安置。碎部件在水平内作旋转运动，切碎秸秆。一般都有动刀和定刀，属于有支承切割，多用于小麦、水稻等秸秆柔软韧性较好、脆性较差的软秸秆作物，也有用于棉花等硬秸秆作物的。已有机型主要有： 4Q31型稻麦秸秆切碎机、2JH1.6型秸秆收割切碎机、2JH1.7型悬挂式茎秆切碎机、2JH1.9型茎秆收割切碎机、2018型可折翼旋转切割机等。2.1.2 青玉米杆秆切碎机型的特点分析2.1.2.1 1JHYz一系列玉米秸秆切碎机。工作原理及构造：自走式全喂入谷物联合收割机自身的输出动力，经链条和V带传递系统，通过变速机构，带动刀爪轴上的锤爪刀高速旋转，将被粉碎的秸秆切断并送入壳体内定刀处，次击切成细碎秸秆，切碎的秸秆沿机壳内壁被气流均匀抛撒在还田机壳后边的地面上。1 7HYz一系列玉米秸秆粉碎还由机架、机壳、传动齿轮箱、动力传递系统、刀爪、轴、地滚、液压悬挂升降机构组成。2.1.2.2 2JH-1.6秸秆切碎机该机由拖拉机动力输出轴传入动力，经安全离合器传递给变速箱，变速箱将水平传动改变为垂直增速传动，带动动刀盘作水平旋转，对秸秆进行切割。当拖拉牵引机具前进时，秸秆喂入机壳，在刀片较大的加速度和动能的作用下秸秆切断并打入机壳内。茎秆经过定刀片的重复剪切被切成碎节最后均匀地抛撒在田间。2.1.2.3 2018型可折翼旋转切割机美国迪尔公司研制的2018型可折翼旋转切割机属于立轴式秸秆切碎机，该机有三立轴三套切碎装置，动力经动力输出轴输出后由万向节传给各甩刀轴。该机型没有定刀片只有一组动力片，动刀片数目为4个或2个，改变刀片类型可用于切碎不同的作物秸秆。由于刀片数目少，工作幅面宽所以刀端线速度较大，为80m/s以上。这样才能保证切碎质量。该机重量较大，工作幅面较宽所需动力较大，不太适合我国大部分地区使用，但其更换刀片用于不同的作物秸秆等特点值得我们借鉴、学习。2、国内外技术发展趋势我国年生产秸秆约6亿吨, 在农村多用于生活燃料和牲畜饲草。为了更有效地利用农作物秸秆, 近几年来国家农业部大力推荐秸秆有效利用。并对秸秆收割、时间、数量、切碎程度、土壤水分和防治病虫害等方面进行了深入研究，制定了秸秆收割切碎的技术规程, 为秸秆收割切碎奠定了一定的基础。就目前而言, 秸秆收割切碎技术仍局限于低的发展水平，造成资源的浪费，我国在这一领域也研究的不多。从区域研究来看北方旱作区域秸秆收割切碎技术日趋完善, 无论是机械切碎、秸秆收割和生物化学沤肥都取得一定进展近年来，河北省邢台市积极推广玉米秸秆机械收割切碎技术，到2009 年底，全市拥有拖拉机近24 万台，玉米联合收获机1242 台，玉米秸秆收割切碎机12647台，旋耕机14556 台，玉米秸秆收割面积380 万亩，秸秆利用率率达88%，秸秆综合利用率达到98%，取得了显著的经济效益和社会效益。河南安阳市从2001年开始, 连续3年被农业部河南省农机局确定为实施玉米秸秆机械收割的重点地区。该市以实施项目为契机, 通过“ 重点突破, 以点带面” , 实施以机械秸秆收割切碎为主的农作物秸秆综合利用技术, 使玉米秸秆机械切碎收割获突破性进展。 3年来, 推广秸秆收割机2319 台(2003 年推广秸秆收割机881台), 总保有量达到 3696 台。2003 年收割面积达到84889hm2 (时, 占全市玉米种植面积的56.3% , 加上秸秆青贮和应用其他措施, 玉米秸秆综合用项目已获较大突破。同时, 积极引导发展玉米机械联合收获,2003 年在农业部“ 新型农机具购置补贴”项目带动下, 新增玉米联合收割机29（保有量达到50）, 实施面积首次突破7000hm2. ,3 年的项目实施, 推广的秸秆收割机具和实施面积超过了 1987 年推广这一项技术以来的前 14年的总和, 累计完成秸秆直接收割面积23446hm2。3.任务要求及实现目标的可行性分析 成功设计出青玉米杆秆收割粉碎还田机械应有以下几个任务要求；.外形美观、操作简便、效率高、体积小、重量轻、寿命长等优点。.由动力输出轴输出动力，经安全离合器和一对锥齿轮后直接传给刀轴，结构紧凑，噪音小，运动平稳，工作可靠，且维修方便。.刀片的选材要好，要有较强的耐磨性和较高的冲击韧性。.刀片与刀座之间采用铰接方式联接，防止刀片在切割时碰到坚韧的障碍物而被损坏。.留茬高度不宜太高，6080mm即可。青玉米杆秆粉碎长度在30mm左右。.多用途。多用于小麦、水稻等秸秆柔软韧性较好、脆性较差的软秸秆作物，也有用于棉花等硬秸秆作物。4.重点研究的关键问题及解决思路4.1 研究内容本课题重点研究青玉米秸秆收割切碎机械，实现了青玉米秆收割、粉碎、回收一体化。一机多用，克服了已有技术中的青玉米秆留茬高度过高，切碎长度过大的现象.刀片的选材要好，要有较强的耐磨性和较高的冲击韧性。刀片与刀座之间采用铰接方式联接，防止刀片在切割时碰到坚韧的障碍物而被损坏。留茬高度不宜太高，4060mm即可。青玉米杆秆粉碎长度在10mm左右。保证留茬高度和切碎质量。切碎后的青玉米秆被回收。4.2 解决思路解决思路如下： 动力部分：由大马力拖拉机带动，省油耐用、操作简便、效率高、寿命长、安全等优点。 传动部分：采用拖拉机动力输出轴传动，结构紧凑，传动平稳，工作可靠，且维修方便，液压传动装置为刀盘提供动力。 粉碎装置：刀片与刀座的结构设计。5. 完成本课题的工作方案及进度计划完成本课题的方案：在原有青玉米杆秆收割切碎还田机的基础上，增加刀片长度，从而增加作业幅宽；另一方面，在不减小其强度和刚度的前提下，减小机体重量，提高作业效率。第1-2周 查阅相关文献，撰写开题报告。第3-4周 走访农机销售部门，进行测量、比较，决定设计方案。第5-6周 根据工作要求，查阅相关手册，对各部门机构设计、计算，画草图。第7-10周 运用AutoCAD软件，绘制并完成二维零件图、装配图，运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模。第11-12周 从工艺性能，经济性能，使用性能等对产品进行综合评价，校核，修正。第13-14周 完成产品说明书，准备答辩。6. 主要参考文献1 段宪兵，陈学庚，李亚雄，温浩军.茎秆切碎还田机械发展现状与应用前景J.新疆农机化, 2003,(2)：57-58.2 孙学军,王频. 秸秆切碎还田机的研究现状与思考J.新疆农机化, 2001,(2)：41-43.3 黄新平. 棉秆粉碎收获机的设计J. 农业工程学报 , 2003,(7)：136-138. 4 黄新平. 棉秆粉碎收获机的设计J .农业机械学报, 2003,34(4)：56-62 . 5 帕合尔鼎阿布来提，吐尔逊娜依热依木江. 几种秸秆切碎还田机的特点及使用要求J.新疆农机化 , 2005,(3)：56-57 . 6 夏俊芳,袁巧霞，周勇. 我国秸秆机械化还田发展现状与对策J. 黄冈职业技术学院学报.2002,4(2)：48-49 . 7 吕小荣,努尔夏提朱马西,吕小莲. 我国秸秆还田技术现状与发展前景J.现代化农业, 2004,(9)：41-42 . 8 米志峰.秸秆还田技术的现状与发展J.能源基地建设，2000(06) . 9 张庆玲.水稻秸秆还田现状与分析J.农机化研究, 2006(08) . 10 安素兰,王菊鹏.机械化秸秆还田技术推广的现状与对策J.山西农机, 2002(S1) .11. 邢文英，康春晓，刘蔚艳.1JH-60型秸秆切碎还田机的研制J.山东农机，2004(4).学生签名 2011 年 12 月 20 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日 届毕业设计青玉米秸秆收割切碎机械的设计学生姓名 学 号 8031208112 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 12-1 指导教师 日 期 2012.05 xxxx大学教务处制1. 绪 论21.1研究的目的和意义212 青贮玉米的收获工艺31.2.1直接收获法31.2.2二次收获法313 国内外青贮机的发展现状42. 总体设计方案421总体方案的制定422总体布局设计623主要工作部件的选择6231青贮机的切割器的选择6232青贮机粉碎刀的选择724 主要工作部件的理论设计7241切割器设计7242 切碎刀的设计73. 主要工作部件的设计计算831功率的选择83.1.1收割刀轴消耗功率的计算83.1.2粉碎刀轴功率的计算83.1.3抛扬功率的计算832 V带设计8322 选择V带带型9323 确定带轮的基准直径9324确定带的基准长度和传动中心距9327计算预紧力10328计算作用在轴上的压轴力10329 带轮的结构设计1033 链传动设计10331 选择链轮齿数10332 计算功率10333 确定链条的链节数10334 确定链条的节距10335 确定链长及中心距11336 链速的验算11337 验算小链轮的轮毂11338 计算作用在轴上的力11339有效圆周力计算1134 齿轮传动设计11341选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数11342按齿面接触强度设计12343 按齿根弯曲强度设计13344 齿轮几何尺寸的计算15345验算154. 轴的设计1541材料的选择1542割刀轴的设计1643 输入轴的设计1744 输入轴的结构设计17441 拟订轴上零件的装配方案17442 根据轴向定位要求确定轴的各段直径及其长度185.其他零部件的设计2052辅助装置设计20521喂入口的设计20522机壳设计206. 结 论20致 谢21参考文献221. 绪 论1.1研究的目的和意义青贮玉米饲料营养价值完善，适口性好，易于消化，满足肉牛、奶牛等家畜冬春季的营养需要，使肉牛、奶牛保持高水平的营养状态和生产水平，是肉牛业和奶牛业不可缺少的基础饲料之一。最近几年，肉牛业有了很大的发展，向国内外市场提供了大量的牛肉，很多地方成了有名的养牛县。牛奶业是公认的节粮、经济、高效的产业，属“菜篮子”工程。牛奶还是饲料转化率最高的营养物质。因此发展奶牛业，推广种植青贮玉米，可以带动我国畜牧业的持续快速发展。世界上畜牧业发达的国家都很重视青贮玉米的种植和生产。如法国、加拿大、英国、荷兰、德国等国家都培育了大量的青贮专用玉米品种。在欧美许多国家中，青贮玉米饲料早已成为反刍家畜日粮中主要的有效能量成分和幼畜育肥的强化饲料。1997年欧洲种植的青贮玉米面积达4.0106hm2，加拿大超过190，000hm2，近几年美国青贮玉米种植面积占玉米总面积的6%-10%。由于青贮玉米的诸多优点， 今后我国仍将保持较大比例的青贮玉米种植面积。青贮玉米种植面积在迅猛的增加，但相应的收获机械的发展却跟不上步伐，且收获的质量并不是很高，每年因为这个原因损失的粮食非常可观。且国产收获机的机械性能和国外的相比还存在很大的差距。因此研制新的玉米收获机是迫切要解决的问题。为了尽快解决这个问题，我们设计一种结构简单的收获机，该机采用简单的切割器和粉碎刀，因此机器的重量大大减轻，整体结构更加合理。其收获的质量与国外的机器很接近。12 青贮玉米的收获工艺1.2.1直接收获法 用悬挂式青贮玉米收获机或带有玉米割台的牵引式、自走式青饲收获机，直接收割在田间直立生长的整株玉米，切碎并抛送到普通拖车或专用青饲拖车中，然后运到贮存地点，直接卸入青贮窖，压实密封。工艺框图如下表1-1所示。 图1-1直接收获法1.2.2二次收获法 二次收获法的工艺过程是先用手工或玉米割晒机将玉米茎杆割倒在田间，然后运到场地上，用固定的青饲切碎机进行切碎、装车作业。其他运输、装料及贮存与直接收获大致相同。工艺流程框图如表1-2所示。 图 1-2二次收获法13 国内外青贮机的发展现状 我国青贮玉米收获机械的发展从仿制国外引进的机引型开始，逐步发展到根据我国特点在吸收国外机引型青贮收获机优点的基础上，因地制宜地自行设计了各种青贮玉米收获机。进入20世纪90年代中期，其技术水平也随畜牧业的发展和需要得到了不断完善和提高，研制定型了几种机型。青贮玉米收获机械的类型按与拖拉机的挂接方式分为悬挂式青贮玉米收获机、带有玉米割台的牵引式青贮收获机以及带有玉米割台的自走式青贮收获机。另外，国内还有一种场上固定式作业的青贮收获机。 目前，国内生产使用的青贮玉米收获机械代表性机型主要有：燕北畜牧机械集团有限公司生产的9QS-1300型青贮切碎机、中国农业机械化科学研究院生产的PCC-60型青贮切碎机、黑龙江赵光机械厂与德国门格勒公司合作生产的MB220型青饲料收获机、中国农机化科学研究院研制的XDNZ-2008型自走式对行高杆作物割台青贮饲料收获机。引进的国外机型有：白俄罗斯生产的巴列斯耶大型青贮饲料机、纽荷兰公司生产的790和900型牵引式青贮饲料收获机、约翰迪尔公司生产的2行和3行牵引式青贮收获机等。另外，用于青贮玉米收获的机型还有：河北省赵县农机修造厂生产的4YZ-3青贮玉米联合收获机、山东省莱州金圣农业机械研究所研制生产的4Y-2卫星玉米割晒机等。 但是，国产主要机型生产率低。固定式青饲切碎机作业时，需要把整株玉米运到场上，收割运输劳动强度大，青贮作业生产率低，不能满足规模生产的需要。悬挂式1行青饲收获机通过吸收国外机型优点，技术比较成熟。但从应用的情况看，由于一次只能收割一行，生产效率低、往复作业、重复压地现象严重，造成土壤压实、板结，不利于下一季耕种。 青贮玉米收获机作业时，工作速度高，受地块条件，青贮玉米种植密度，株高，湿度等因素影响，负荷波动也大，要求青贮玉米收获机的强度高，运转平稳好，性能可靠。国产青贮玉米收获机尚处于技术发展的初始阶段，存在着使用故障多，整机结构刚性差的问题。 因此设计一种实用和耐用的青贮机是首要的问题。另外，国产青贮机的关键零部件性能不过关。切割刀、切碎定动刀等部件可靠性差，使用寿命短。 本次设计的青贮机主要就是为了克服国产青贮机的不足，其采用被拖拉机牵引的方式，切割器采用回转的形式，切割的时候棘齿刀围绕一中心点回转运动，降低了功率消耗棘齿刀固定在刀盘上，与刀盘一体，可以提高刀轴的转速，提高了劳动生产率其粉碎方式采用动定刀相结合的方式，动刀采用V型，定刀采用长方形，这样可以降低作物在切割时的滑动，使切割更省力，提高了机器的工作效率2. 总体设计方案21总体方案的制定青贮玉米收获机械的类型按与拖拉机的挂接方式分为悬挂式青贮玉米收获机、带有玉米割台的牵引式青贮收获机以及带有玉米割台的自走式青贮收获机。另外，国内还有一种场上固定式作业的青贮收获机。自走式青贮机消耗功率大，适合大农场作业；现在我国主要用的是悬挂式的青贮机，因为这种机型功率消耗小，割幅小，非常适合我国的国情。本青贮机采用的是牵引侧置式的，其主要针对当前青饲料加工机械存在的主要问题来进行研究的，主要由传动部件、切割动刀和切割定刀、粉碎动刀和粉碎定刀，风机等组成。其工作原理是：切割器将玉米秸杆切断然后通过输送带输送到粉碎段，在粉碎段玉米秸杆被高速旋转的动刀切碎，切碎的秸杆落到风扇壳中，在风扇叶轮高速旋转的带动下，秸杆沿切线被抛送出去，工作简图如图2-1、图2-2、图2-3。图2-1青玉米秸秆粉碎机切割收获部分1.传送带 2.切割定刀 3.切割动刀 4.切断的玉米秸秆 5.玉米植株行图2-2青玉米秸秆收获切碎机切碎部分1. 传送带 2.切碎定刀 3.切碎动刀 4.切断的玉米秸秆图2-3青玉米秸秆收获切碎机部分1.风机 2.切碎定刀 3.物料 4.物料出料口22总体布局设计本设计在布局上采用层次式，割刀轴，粉碎刀轴和传送带，不在同一个平面上。这样的布局，一是可以减小整机的宽度，提高了设备刚度，节省了原材料，降低了成本；二是各轴的传动采用两边传动的方法，这样可以充分利用两个侧板的空间，还不会太拥挤。输出轴和各轴之间采用V带传动，起到了缓冲作用，可避免因物料带入异物而造成堵转，引起瞬间负荷过大时造成拖拉机熄火的发生；三是粉碎刀并不是固定的，用螺栓固定在刀轴上，可以随时方便的更换和修复，粉碎刀可旋转一个角度，避免了粉碎刀遇到坚硬物体被折断，因此可以较少的换粉碎刀，降低了机器的使用成本。23主要工作部件的选择 由于本设计主要由切割部件、粉碎部件、输送和抛扬三个主要部分来构成，本设计过程主要设计切割部件和粉碎部件。切割器部分、粉碎动刀与定刀部分， 在本设计中这两个部分的设计十分重要，也是本次设计任务的关键所在，所以在选择过程要格外重视。231青贮机的切割器的选择（1）： 往复刀切割器：往复刀切割，切割省力，割茬底，是现在最常用的切割器；但往复式切割器不灵便且消耗功率大，在切割时，玉米的滑动大，造成没必要的功率消耗。（2）：砍刀式切割器：砍刀式切割器也是近期出现的切割器，它采用斜切的方法，当砍刀将作物砍倒后，作物会向前和向后运动，只是在高速旋转时，离心力大，所以要保证安装的质量。应用砍刀有点笨重。（3）：圆盘切割器：圆盘刀切割器有小巧灵便的特点，整机体积小，是新兴的用于青贮玉米的切割器更换方便随着机器的前进，作物会自动喂入到粉碎装置， 喂入条件改善许多，且圆盘切割器容易制造，价格非常低，但圆盘式切割器的喂入方式是单棵强行喂入，易造成堵塞，这是需要改进的地方。 圆盘式切割刀的形式如图2-2图 2-4 切割刀232青贮机粉碎刀的选择（1）:锤爪式粉碎刀:锤爪式粉碎刀被广泛应用于秸杆还田，其粉碎效果属于粗放式的不适合于对青饲料的粉碎，且由于其端面是一个钝面，所以消耗的功率大。（2）:滚筒式粉碎刀:这种粉碎刀是近来新出现的一种粉碎刀型式，它适合于对作物的彻底粉碎，经实验测定，其粉碎的作物长度低于30mm，非常适合做牲畜的饲料，且在切割时作物的滑动小，因此切割力小，消耗功率小。如图2-5 图2-3切碎刀在实际生产中，应该按照扬长补短的原则来进行设计。在本设计中，采用切割器的方案三和粉碎刀的方案二来进行设计，这样在设计过程中既满足了实际的生产需要，又满足了生产的实际要求，同时，还降低了成本，达到了扬长避短的生产设计原则。故在本设计中青贮机的实际情况来选择方案三和粉碎刀的方案二来进行设计。24 主要工作部件的理论设计241切割器设计圆盘式切割能否得到良好的工作质量和切割性能，其主要参数的设计至关重要，各主要参数如下：1）切割速度 圆盘式切割器的工作质量跟切割速度与机组前进速度的速比有密切关系。切割速度是指平均速度，平均速度越高，切割性能越好。但过高的切割速度是不可取，因为会使整个机组产生较大的振动，不但增加了机组功率的消耗，而且会加速零件的磨损与破坏。理论计算和试验结果表明，切割刀刃的速度为13m/s时效果好。2）割刀与水平面的夹角 切割刀与水平面的夹角增大则切削就容易，这样切割刀片切割玉米是斜切，可以节省切割力，同时因为切割刀有一个向上的角度，所以切割时玉米秸秆会向上和向后运动，便于玉米秸秆的喂入，但角度太大会使切割无法进行，且刀切割行程增大，消耗的功率增大，有资料知该角度在3040最适合，本次设计取30在实际过程中发现切割器除了主要参数外，其工作质量和切割性能还与刀片的种类和刀片的锐利程度有关。通过试验对比，一般采用齿刃刀片，它不用磨刀，虽然切割阻力较大，但使用方便。242 切碎刀的设计切碎刀参数的确定：切碎刀是青贮玉米收获机中非常重要的工作部件，其参数的设计很重要，相关参数如下 1）切碎动刀的夹角 该夹角的大小决定着切碎茎杆的长度，夹角过大，则粉碎效果差，夹角小粉碎效果好，可是功率消耗大。从试验中得知，该夹角在3060之间最好。本设计取452）切碎动刀的旋转速度 切碎刀的旋转速度是影响切碎质量的重要因素，但速度不应该太高，由资料知切碎刀轴的转速在1400-1500r/min之间，本次设计取1450r/min。3. 主要工作部件的设计计算31功率的选择3.1.1收割刀轴消耗功率的计算由查资料知切断一株玉米需要的力是350N，假设有两片割刀同时进行切割，则切割力为700N由于砍刀转速越高，冲量越大，越容易克服惯性，切割就更容易。但是切割的速度过高，割刀轴受的离心惯量越大，消耗的功率就更大，因此割刀刀轴的转速有一定的限制，有前人所做实验知，割刀刀尖的转速在10-15m/之间时效果最佳，本次设计取其转速为13m/s。 （3-1）3.1.2粉碎刀轴功率的计算经调查，目前青贮玉米大部分行距为500-700mm，株距200-300mm，本次设计用行距为500mm，株距为280mm，由此可以得到每亩玉米有4000株。经调查青贮玉米的收获期为乳熟期，玉米的含水量大，植株单株最重，经过查阅大量的相关资料知，青贮玉米单株重大约在08-2kg，本次设计取1.0kg，所以1hm2的重量为:1540001=24000kg。经计算可知粉碎1kg的秸杆所需的功为3000-5000J，本次设计取3600J/kg由农业机械学知，青贮机的生产率为08-3hm2/h，本次设计取每小时生产率为1hm2，所以总质量为:24000kg4=24000kg由此可知，粉碎刀轴所消耗的功为:86400000J，所以需总功率为:86400000/3600=24000w=24kw。考虑到工作中的过载，有机械设计知过载系数为1.01-1.3，本次设计取1.07，故。 （3-2） 3.1.3抛扬功率的计算目前，抛送器的功率消耗计算尚无公式可循，按经验数据04 KW(T/h) 计，抛送器的功率消耗为5-8kW。本设计取61kw。所以消耗的总功率为： 4596kW （3-4） 32 V带设计注：由设计要求，已知p=61kW 321确定计算功率 （3-5）式中： -计算功率，单位为kW -传递的额定功率，单位为kW由机械设计手册查得工作情况系数为KA=1.3，故： =1361=793kW （3-6） 322 选择V带带型 根据和由机械设计手册确定选用A型V带323 确定带轮的基准直径由机械设计手册取主动轮的基准直径=200mm根据公式计算得从动轮的基准直径 =1.06200=212mm （3-7） 验算带的速度 （3-8） （3-9）故带速符合设计要求。324确定带的基准长度和传动中心距根据，初步确定中心距a0=550mm。皮带基准长度计算 （3-10） 由机械设计手册选带的基准长度Ld=1750mm皮带实际中心距计算 a=550+15.5=515.5mm325验算主动轮上的包角由计算公式得： （3-11）所以主动轮上的包角符合设计要求。326计算V带的根数 由式（8-22）知： （3-12） 由， 查机械设计手册得 ， （3-13）故：取Z2327计算预紧力查机械设计手册得： 故: （3-14）328计算作用在轴上的压轴力由计算公式得: （3-15） 329 带轮的结构设计1） 小带轮：轴的直径为40mm，所以小带轮轴孔直径d=40mm，采用腹板式，带轮材料为HT200，轮槽、轮缘按机械设计手册要求设计。2） 大带轮：大带轮基准直径为212mm，采用腹板式，轮槽、轮缘尺寸与小带轮相同。33 链传动设计注：由设计要求，已知p=9174，采用滚子链传动，具体设计方法和步骤如下：331 选择链轮齿数假定链轮的转速是，选取小链轮的齿数，则：从动链轮的齿数，332 计算功率由机械设计手册查得工作情况系数，故：333 确定链条的链节数初定中心距a0=40P，由式9-19得链节数为： （3-16） 为避免取奇数，过渡链节数取98。334 确定链条的节距按小链轮的转速估计，链条工作在功率曲线的顶点的左侧时可能出现链板疲劳破坏。由机械设计手册查得小链轮的齿数系数 （3-17）选取单排链，查得单排链系数，故所需传递的功率为 （3-18）根据小链轮转速及功率，选择链号为08B的单排链，同时也证实原估计链条工作在额定功率曲线的左侧是正确的。再由手册查得链节距335 确定链长及中心距链长： （3-19）中心距： （3-20）中心距的减小量：则实际中心距：取336 链速的验算 （3-21） 得：链速与原假设相符合。337 验算小链轮的轮毂由手册查得小链轮的毂孔许用的最大直径与原假设相符合，符合设计要求。338 计算作用在轴上的力 （3-22） 339有效圆周力计算按垂直传动取压轴力系数故 34 齿轮传动设计已知： 工作寿命为10年，每年120天 341选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数1）按传动简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮。2） 青贮机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度GB10095-883） 材料选择：查手册选择小齿轮的材料为 (调质处理)，硬度为，大齿轮 的材料为45钢（调质处理），硬度为，二者材料的硬度差为4） 选择小齿轮的齿数，大齿轮的齿数，取342按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即 （3-23）1)确定公式内的各计算数值1 试选载荷系数2 计算小齿轮传递的转距 （3-24） 3 由手册选取齿宽系数4 由手册查得材料的弹性影响系数为5按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为；大齿轮的接触疲劳强度极限为6计算应力循环次数： （3-25） （3-26） 7 由手册查得接触疲劳寿命系数8 计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数，计算得： （3-27） （3-28） 2)计算过程 试算小齿轮的分度圆直径，代入中较小的值得 （3-29） 计算圆周速度 （3-30） 计算齿宽b （3-31） 计算齿宽b与齿高h的比值模数齿高h=mt=63mm得： 计算载荷系数根据v=162m/s，7级精度，由手册查得动载荷系数kv=108由直齿轮假设，由手册查得由手册查得使用系数KA=1由手册查得7级精度，小齿轮相对于支承非对称布置时 （3-32） 将数据代入后得： 由 ，查手册得故载荷系数 （3-33） 按实际的载荷系数校正所计算的分度圆直径，由公式得： （3-34）计算模数mm=d1/z1=363mm343 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 （3-35） 确定公式内的各参数数值:（1）由手册查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限（2）由手册查得弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=14，计算得： （3-36） （3-37）（3）计算载荷系数K （3-38）（4）齿形系数的确定由手册查得（5）应力校正系数的确定由手册可查得（6）计算大小齿轮的并加以比较 （3-39） （3-40）可见大齿轮的数值较大2）设计计算 （3-41） 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的载荷能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径有关，可取弯曲强度计算的模数310mm并就近圆整于标准值m=35，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数和大齿轮的齿数。这样设计的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑避免浪费材料。求得小齿轮的齿数：，则大齿轮的齿数为z2=uz1=38344 齿轮几何尺寸的计算1)分度圆直径 （3-41） （3-42）2)计算中心距 （3-43）3)计算齿轮宽度 （3-44）取B1=74mm，B2=80mm345验算 （3-45）得： 故满足设计要求。4.轴的设计41材料的选择选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素。除了满足强度、刚度和耐磨性外还要求对应力集中敏感小。通过比较常用的轴用材料知碳素钢对应力集中的敏感性小，其机械性能可通过热处理来进行调整，而且比合金钢的价格低廉。故本设计轴都采用45钢查机械设计手册得45钢的力学性能，如表41所示：材料牌号热处理毛呸的直径硬度抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限剪切强度极限许用弯曲应力45调质小于200mm217-255HBS640MP335Mpa275MPa155MPa表41 45钢的力学性能轴的结构设计包括给出轴的合理外形和全部的结构尺寸。设计时轴的结构应满足：轴和装配在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上零件要于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性。42割刀轴的设计已知:p=92kw，=1620rad/s 1）求出轴上的转矩 （4- 1） 2）初步估算出轴的最小直径前面已知轴的材料为45钢，调质处理，取，于是: （42）3）拟订轴的装配方案图4-1 割刀轴由前面已知:割刀轴采上下小轴与中间套筒相配合，中间套筒上安装割刀，上下小轴上安装轴承。应为轴承受承受轴向力，故选用圆锥滚子轴承，由于处轴径为，所以选用303轴承，轴承处有轴肩定位，因为，取h=25mm所以=45mm，因为套筒的内直径为，所以。右小轴安装小链轮和轴承，轴承仍为303轴承，它和机架间用套筒固定，其直径与左小轴相同。对于303轴承B=20mm，故取，因为之间要加机架及出料装置， 所以取; 段由前面的设计知;因该段安装砍刀，有割幅知;，最左边因为要安装小链轮和轴承，还有中间套筒，其长度为。至此已经初步确定了轴的各段直径和长度4）轴上零件的周向定位带轮和链轮的周向定位采用平键连接链轮由手册查得平键5） 确定轴上的倒角及其尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见图41。43 输入轴的设计已知：1）求出轴上的转矩5775237Nmm （43）2 ）初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理取，于是 （44） 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，需同时选择联轴器号。联轴器的计算转矩，取=13，则 （45）查手册，选用HL4 ，其孔径为40mm，长度为33mm半联轴器与轴配合的毂孔长度30mm44 输入轴的结构设计441 拟订轴上零件的装配方案由前面的设计知大锥齿轮的毂孔直径为故设计的装配方案如图42所示： 图4-2 输入轴442 根据轴向定位要求确定轴的各段直径及其长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，A轴段右端需制出一轴肩，故取B段直径为，半联轴器与轴配合的毂孔长度的长度为30mm，为了不使轴端挡圈之压在半联轴器上而不压在轴上，故设计其毂孔长度为33mm1）选择轴承，因为该轴受径向和轴向力，故选择圆锥滚子轴承由轴的直径选择轴承为32210轴承，左边选用32204轴承。2）取安装锥齿轮处的直径为40mm，为了各轴的配合，取的长度为86mm。3）轴上零件的定位，右端轴承用套筒定位，左端轴承用轴肩定位。有大锥齿轮的内孔直径为40mm，故选用的键为。至此已经初步确定了轴的直径和长度。确定轴上的圆角及倒角：取轴端的倒角为。受力分析简图如43所示：其中， 和分别是锥齿轮的径向力和圆周力已知： （46） （47） （48） （49） （410） （411）图43 轴的受力简图 计算结果数据如表42所示表42 计算结果载荷水平面垂直面支反力F弯矩M，总弯矩扭矩T由以上数据显示，C点是危险截面。由第三强度理论得 （412） 故强度满足设计要求。5.其他零部件的设计51保护装置的设计 由于玉米秸秆青贮机工作的环境非常的差，因此保护传动部分不被尘土污染是提高青贮机工作寿命的一个必要措施。传动部分的保护结构采用壳形，该保护壳被固定在侧板上，杜绝了外部灰尘的进入，可以保证传动的可靠。因此说传动保护设备是青贮机中仅次于切割和粉碎的部件另外，因为青贮机中的各轴多采用套筒的形式，防止