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1、本科毕业设计（论文）题目：豌豆收割脱粒机的结构设计院系：智能科学与工程学院机械系专业：机械设计制造及其自动化班级:机械设计姓名：学号：指导教师：二。二四年二月豌豆收割脱粒机的结构设计摘要豌豆收割脱粒机的研制是当前农业机械研究的一个重要方向。目前我国小区种子收获仍然以普通脱粒机脱粒为主，普通脱粒机存在脱粒效果差、籽粒破碎率高等问题。因此，研发高效率、精准脱粒的豌豆收割脱粒机是解决上述问题的重要途径。本豌豆收割脱粒机由精梳装置、脱粒装置、传动系统以及筛选装置组成，能够完成从收割到脱粒的一整套的工作，并且脱粒质量较高，效率高。本设计采取三级传动，具有良好的稳定性和可靠性。本设计具有高效率、精准脱粒、
2、低功耗、移动方便等特点，适用于农业生产中豌豆的收割和脱粒，为农民提供了更好的收获工具。能较好地满足消费者的需求，同时给其他设计人员提供一定的设计经验。关键词：豌豆收割；脱粒；传动系统；高效精准DesignofPeaHarvestingandThreshingMachineABSTRACTThedevelopmentofpeaharvesterisanimportantdirectionofagriculturalmachineryresearchatpresent.Atpresent,seedharvestinourcountrycommunityisstillmainlybasedoncom
3、monthreshingmachine.Commonthreshingmachinehassomeproblems,suchaspoorthreshingeffectandhighseedcrushingrate.Therefore,itisanimportantwaytosolvetheaboveproblemstodevelopapeaharvesterwithhighefficiencyandprecisethreshing.Thepeaharvesteriscomposedofcombingdevice,threshingdevice,transmissionsystemandscre
4、eningdevice,whichcancompleteawholesetofworkfromharvestingtothreshing,andthreshingqualityishigh,highefficiency.Thisdesignadoptsthree-stagetransmission,withgoodstabilityandreliability.Thedesignhasthecharacteristicsofhighefficiency,precisethreshing,lowpowerconsumption,easytomoveandsoon.Itissuitablefort
5、heharvestandthreshingofpeasinagriculturalproduction,andprovidesbetterharvestingtoolsforfarmers.Canbettermeettheneedsofconsumers,atthesametimeforotherdesignerstoprovidecertaindesignexperience.Keywords:Thepeaharvest;Threshing;Transmissionsystem;Highefficiencyandprecision第1章绪论11.1 研究背景、目的及意义11.2 国内外发展及
6、研究现状21.2.1 国外发展及研究现状21.2.2 国内发展及研究现状21.3 课题主要研究内容4第2章豌豆收割脱粒机的整体设计52.1 脱粒机整机设计原则叙述52.2 整机结构设计意图分析52.3 豌豆收割脱粒收获方法流程62.4 豌豆收割脱粒机的基本参数的选择及确定62.4.1 工作速度62.4.2 进入量72.4.3 产出率72.4.4 整机功率72.5 本章小结8第3章豌豆收割脱粒机梳脱装置的设计93.1 国内外研究情况分析93.2 梳脱装置工作原理103.3 梳脱装置理论设计研究103.3.1 梳脱装置的理论分析过程103.3.2 进料阶段的情况分析113.4 本章小结12第4章豌
7、豆收割脱粒机脱粒装置的设计134.1 脱粒装置的选择134.1.1 脱粒装置设计要求134.1.2 模型参数的选取134.2 脱粒装置的设计144.2.1 脱粒滚筒转速设计144.2.2 脱粒拨杆的设计154.3 本章小结15第5章豌豆收割脱粒机传动系统的设计165.1 传动方案设计的分析及确定165.2 收割机动力来源以及输出主轴的转速确定165.3 传动比数值的分析及确定175.3.1 I级传动链轮的传动比计算175.3.2 II级传动链轮的传动比计算175.3.3 HI级传动链轮的传动比计算175.4 关键传动部件的设计及确定175.4.1 链传动的设计与计算175.4.2 带传动的设计
8、与计算205.5 本章小结22结论23致谢24参考文献25第1章绪论1.1 研究背景、目的及意义豌豆收割脱粒机是一种专门用于收割豌豆并将其从豆荚中分离出来的农业机械设备。豌豆是一种重要的农作物，其主要用途包括食品加工、饲料生产和绿肥种植等。豌豆的种植面积广泛，但传统的豌豆收割方法主要依赖人工，效率低下且劳动强度大。为此，豌豆收割脱粒机的研制应运而生。随着科技的发展，豌豆收割脱粒机也在不断地进行改进和升级。在我国，豌豆收割脱粒机的研发可以追溯到上世纪80年代。当时，由于农村劳动力较少，豌豆收割难度大，农业机械化程度低，豌豆种植面积和产量难以有效提高。为解决这一问题，一些农业机械厂家开始尝试研发豌
9、豆收割脱粒机。在研发过程中，最初的豌豆收割脱粒机采用机械推动方式，效率较低，而且容易破坏豆荚。后来，随着电动机和液压系统的广泛应用，豌豆收割脱粒机的效率和稳定性得到了大幅提高。此外，为了提高豌豆的质量，一些豌豆收割脱粒机还采用了先进的清选技术，可以更好地分离豆荚和豌豆，减少了杂质的混入。豌豆是一种重要的农作物，其种植面积和产量一直处于较高水平，但传统的收割方法依赖人工劳动，效率低下。豌豆收割脱粒机的出现，可以有效提高豌豆的收割效率和产量，减少了人工劳动，提高了豌豆的质量，对豌豆种植的发展和农村机械化的推广都具有重要的意义。豌豆收割脱粒机的目的是提高豌豆收割的效率和质量，使得豌豆的收割可以更快速
10、、更高效地完成，并且可以避免因人工操作而导致的质量问题，如豌豆受损、受污染等。豌豆收割脱粒机的意义不仅在于提高了豌豆的生产效率和质量，还在于促进了农业机械化的进程，同时也有助于减轻农民的劳动强度，提高他们的生产效率和收入水平。此外，豌豆收割脱粒机的研制也有利于提高农业的竞争力和可持续发展水平。随着我国农业机械化水平的不断提高，豌豆收割脱粒机的应用前景也越来越广阔。未来，随着科技的不断发展和市场需求的不断增加，豌豆收割脱粒机将继续进行技术升级和改进，使其更加高效、稳定、环保和智能化，为我国豌豆种植业的发展做出更大的贡献。1.2 国内外发展及研究现状1.2.1 国外发展及研究现状随着人们对高效、节
11、能、环保的农业机械的需求不断增加，豌豆收割脱粒机在国外也得到了广泛应用和发展。以下是豌豆收割脱粒机在国外的发展历程。早在19世纪末，美国和欧洲就开始研制豌豆收割脱粒机。当时的机器采用人工操作，效率较低，但也标志着豌豆收割脱粒机的出现。20世纪初，随着机械化技术的不断发展，豌豆收割脱粒机开始逐渐向自动化、高效化的方向发展。欧美国家开始出现采用内燃机驱动的豌豆收割脱粒机，大大提高了收割效率。20世纪50年代，随着电子技术的进步，豌豆收割脱粒机开始采用电子控制技术，实现了机器的自动化和智能化。同时，机器的耐久性和可靠性也得到了进一步提高。在20世纪60年代至70年代，随着计算机技术的发展，豌豆收割脱
12、粒机开始逐渐实现计算机控制，提高了机器的控制精度和稳定性，进一步提高了收割效率川。目前，豌豆收割脱粒机已经实现了从机械驱动到电子控制、计算机控制再到智能化控制的飞跃发展。同时，机器的结构也从单一的收割脱粒功能逐渐扩展到多功能、综合化的方向，可以适用于不同类型和规格的豌豆收割。在欧美国家，豌豆收割脱粒机已经得到广泛应用。欧洲国家的豌豆收割脱粒机主要以轮式机为主，机器采用先进的控制技术，如GPS定位、无人驾驶、云服务等，可以实现高效、精准、智能化的收割作业。美国则以履带式机器为主，机器采用液压控制技术，可以适应不同的地形和工况，提高机器的稳定性和安全性【。综上所述，国外对收割脱粒机的研发较早，经过
13、不断发展，自动化程度较高，已在农机制造业得到广泛应用。1.2.2 国内发展及研究现状中国是世界上重要的农业大国之一，豌豆作为我国的传统粮食作物之一，一直以来都占据着重要地位。豌豆收割脱粒机的研发和生产在我国也得到了广泛的关注和推广。以下是豌豆收割脱粒机在中国的发展历程：20世纪50年代，豌豆收割脱粒机开始研制。当时的机器主要采用人工操作，效率低下。20世纪60年代，豌豆收割脱粒机开始推广。由于当时我国农村经济比较落后，农民对豌豆收割脱粒机的接受度并不高，机器的使用率较低。20世纪70年代，豌豆收割脱粒机开始得到广泛应用。当时我国的农业机械化程度有了较大提高，机器的性能和使用效果也得到了较大的提
14、升。20世纪80年代，豌豆收割脱粒机开始向现代化方向发展。研制的机器开始采用液压控制技术、GPS定位技术等先进技术，提高机器的稳定性和作业效率。20世纪90年代，豌豆收割脱粒机的发展进入了一个新阶段。我国开始加大对农业机械化的支持力度，农民购买机器的积极性也得到了提高，机器的使用率进一步提高。21世纪以来，豌豆收割脱粒机的研发和生产已经成为我国农业机械化的重要组成部分。国内企业加大了对机器的研发和生产力度，不断提高机器的性能和品质，进一步提高了机器的适应性和稳定性。总体来看，豌豆收割脱粒机在中国的发展历程可以分为起步阶段、发展阶段和现代化阶段。随着我国农业机械化的不断推进，豌豆收割脱粒机的发展
15、前景也将越来越广阔。虽然豌豆收割脱粒机有较好的生产和控制性能，但价格、可靠性和效率仍不高，通用性也较低。图1.1国外PIOegerEPD530豌豆收割机脱粒机1.3 课题主要研究内容本课题设计的是一款符合工程实际、机械化程度高、工作效率高的豌豆收割脱粒机。该豌豆收割脱粒机主要有精梳装置、脱粒装置、传动系统和小型拖拉机等几个部分。在确定豌豆收割脱粒的总体结构后，对豌豆收割脱粒机的精梳装置、脱粒装置、传动系统进行系统性设计。本课题的具体章节安排如下：第1章，分析本课题的研究背景、目的和意义，然后梳理农业机械的发展和研究现状，重点分析与豌豆收割脱粒机有关的研究和案例，最后说明本课题的研究思路并简单介
16、绍本课题的主要研究内容。第2章，借助Solidworks软件对豌豆收割脱粒机进行总体结构设计，确定外观尺寸，然后介绍豌豆收割脱粒机的收割流程及工作方式，以及主要的工作参数。第3章，本章介绍的精梳脱装置作为一种新型的收获方式，本章首先介绍其工作原理，随后介绍梳脱的方式，以及相关计算。第4章，本章介绍的脱壳装置是本课题的主要创新点，首先确定脱粒滚筒的转速以及脱粒间隙，最后运用相关计算为脱粒滚筒的结构设计提供依据。第5章，本章节对收割机的传动系统进行设计，首先对豌豆收割脱粒机的动力输入总成进行设计。通过Solidworks估算豌豆收割脱粒机各个部件的质量，估算运动阻力。根据拖拉机和输出轴的转速，确定
17、相关传动比。其中设计总成包括：（1）传动系统的设计与计算确定基本传动方案，以小型拖拉机作为动力来源，拖拉机和收割机之间用V带进行传动，收割机各机构之间采用齿轮链传动，并计算相关传动比。（2）传动部件的设计与计算首先确定关键部件的加工工艺，对关键部件进行相关校核计算。确定链以及V带的尺寸，根据机械设计手册提供的方法计算带轮的初压力和压轴力，判断带速和带初拉力是否符合性能要求。第2章豌豆收割脱粒机的整体设计2.1 脱粒机整机设计原则叙述（1）结合我国农业试验区的实际情况，参考豌豆本身的特点和国内外小区豌豆种子收割机，设计了一种既满足功能要求，又适合我国田间育种试验的小区豌豆收割脱粒机。（2）为了提
18、高工作效率，该机能一次性完成豌豆收割、脱粒和清选。具有脱净率高、损伤小、抗混匀、清选彻底等特点。（3）为了方便操作，在满足功能要求的基础上，整机体积应减小，整机结构设计应尽量紧凑；另外，在满足强度要求的前提下，要减轻整机重量，节约用料。（4）为了降低成本，在满足要求的基础上，尽可能简化结构，并考虑零件的互换性和装配性。2.2 整机结构设计意图分析豌豆收割脱粒机的总体结构如图2.1所示。整机由精梳装置、脱粒清选装置、传动系统和筛选装置组成。总尺寸为2200（长）1520（宽）1040（高）mm。图2.1豌豆收割脱粒机整机结构示意图由于豌豆种植地块面积的参差不齐，如果采用传统的卷筒式切割系统，收获
19、后很容易将一个地块切割到下一个地块，造成混作。为了解决这一问题，该机采用了精梳收获方式。同时，传统的机械输送分离装置不易清选，容易造成机内残留种子，因此本机采用空气输送和空气净化。2.3 豌豆收割脱粒收获方法流程在豌豆种子联合收割机的作业过程中，收割根是非常关键的部件。收割辐上的板齿可以对植株进行梳脱，并且以一定的收割高度将作物收割下来。同时，收割辑的高速旋转可以再收割机在壳体内产生强大的气流场，这有助于加速谷物和其他杂质的分离过程，而后面的传送带可以将谷物和杂质输送到后面脱粒滚筒中，进行下一步处理。脱粒滚筒上的拨杆向后倾斜一定角度，在豌豆旋转过程中对豌豆既有脱粒作用，又有后送作用。脱粒滚筒的
20、旋转产生的吸力和收割辑上的气流场的作用下，谷物、穗、叶、茎被输送到脱粒滚筒进行脱粒作业。脱粒滚筒上的拨杆具有缓冲和吸能作用，可以有效降低豌豆粒的损伤。在脱粒后，豌豆粒和杂质被输送到筛选装置中。筛选装置中还包括一个筛网和一个螺旋绞龙，较大的根茎等杂质进入螺旋绞龙，随后送出机器。豌豆粒和一些较小颗粒杂质从清选筒的下口排出并进入筛网，筛网进一步筛选，去除部分杂质。最后豌豆粒落入收集装置，此时可以借助风机产生强大的气流，将剩下的细小杂质吹走。这个过程保证了豌豆粒的纯度和质量，为豌豆收割脱粒机的高效作业提供了可靠的保障。2.4 豌豆收割脱粒机的基本参数的选择及确定确定联合收割机工作部件的基本依据是割宽、
21、喂入量、作业速度和生产率，它们相互关联。2.4.1 工作速度联合收割机的工作速度V取决于谷草比、亩产量、田地大小和平整度以及湿度。由于地块较小(200100m),为了尽可能减少籽粒损失，作业速度不宜过快，vm=0.7mso2.4.2 进入量(2-1)进入体量q的计算方法公式如下所示:r6670式中：B收割幅度参数。考虑到植株实际情况，取B=L一采集的种子果壳比例值。在一般实际工作时通常去尾,在考虑了本机使用的精梳脱方式，因此取=1.33oA种植区一般出货量为A=400公斤/亩。Vtn收割作业平均速度l=Q.7ms01.UBAVnl4000.7o,小小因此q=，=667X033332kgs(2-
22、2)oo/pOO/XU.OO2.4.3 产出率结合已知的各种参数情况以及工作速度等信息，采取了如下公式进行收获概率的计算Q：Q=5.4BIn(m2)(2-3)式中：收割耗时的系数利用情况，取为0.70.80一采集种子的收获强度(m)。Vrn收割机工作前进速度(ms)。因此Q=5.4BKn=5.4X0.7510.7=0.19hrnzh2.4.4 整机功率整台豌豆收割脱粒机的总体功率包括了机器在前进运动功率N%和种子梳脱分离装置、脱粒装置、和筛选装置的各个零部件消耗的功率为为。(1)前进功率在土壤情况一定下，两个结构部分与机器前进速度成正比例关系。果园种子收割机的前进工作功率为：(2-4)M=(k
23、w)x102式中：G整台机器(kg),粗略计算为G=500KG0Vm收割机工作前进速度(ms)。机器工作效率，一般情况取0.80.9经过计算得N%0.5KWo(2)各部分工作功率1)梳脱分离装置消耗功率梳脱收获作业过程复杂，很难准确的确定梳脱机的功耗。与传统联合收割机相比，精梳割台的功率消耗比传统割台大。通过对现有精梳联合收割机精梳割台功耗的分析，估算出该地块豌豆种子联合收割机精梳装置所需功率NS为3KW02)脱粒装置消耗功率可以有如下方法进行求得Nh=qN=2KW(2-5)式中：q进货量(kgs)ON每分离IKG果壳的消耗功率。3)筛选装置消耗功率由传统空气流量为w=0.204m3s,全压为
24、h=55毫米柱体，风机消耗功率为Tl去尾07,因此风机耗功率为.rWhNf=/75将功率取0.213kwo0.20455noz,.7、-=0.213KW(2-6)750.7经查阅相关文献，求得筛网和螺旋绞龙的消耗功率为0.8KW所以NGNh+Ns+Nf=2+3+0.213+0.86KW进而豌豆收割脱粒机的所耗总功率为N=NX+/=0.5+6=6.5KW(2-7)2.5 本章小结本章首先确定了收割机的整体尺寸，综合考虑了实际情况和传动效率，确定了收割机的精梳收获方式。然后对收割机的收割、脱粒原理进行概述，介绍了整机工作流程，随后重点分析收割机的具体参数，包括：工作速度、进入量、产出率和整机功率。
25、第3章豌豆收割脱粒机梳脱装置的设计精梳收获是一种新型的收获方式。其原理不同于传统的联合收割机，它在割断秸秆鳞片前对谷物进行梳理，只将谷物和少量破碎的穗头（而不是整个秸秆鳞片和穗头）送入后方脱粒筛选装置，降低了粉碎秸秆鳞片的脱粒装置的功率消耗，也为筛选装置减轻了负担。与传统联合收割机相比，该联合收割机具有结构简单、功耗低、生产率高、使用可靠、损失少、对高矮作物适应性好等优点。近年来，梳脱装置的研究与开发已成为国内外收割机的研究方向之一。3.1 国内外研究情况分析在收割机的发展历程中，梳脱机是一个重要的里程碑。早期的收割机大多采用直接脱粒的方式，但由于这种方式容易造成籽粒破碎和暗害，因此人们开始探
26、索其他的收获方式。梳脱机利用精梳齿与作物的相对运动来进行收获，能够有效避免籽粒破碎和暗害的问题，因此备受关注。然而，在研制梳脱机的过程中，人们也遇到了许多问题。例如，穗宽差异较大时容易出现短茬前抛现象，过高的茬也不能进入梳脱室，这些问题严重影响了收获效率。为了解决这些问题，前苏联农机研究所和中国农机研究院等机构开展了长期的研究，最终研制出了适用于不同作物和地域的梳脱机。前苏联农机研究所在上世纪80年代初进行了研究,发明了转筒式精梳机,依靠精梳齿与作物的相对运动，将作物的穗部摘下，并抛回。在试验中发现，当穗宽差异较大时，短茬前抛现象严重，过高的茬不能进入梳脱室，损失率急剧增加。然而，前苏联倒伏作
27、物较多，单幅简易梳脱机不适合收获倒伏作物网。我国梳脱收割机的研究历史悠久。早在上世纪五六十年代，国内许多收割机械专家和企业家就对原理梳理产生了浓厚的兴趣。北京、浙江、广东、黑龙江等省开始了这项研究，但都未能解决脱粒损失大的问题，研究工作处于徘徊不前状态。由于直接脱粒收获技术的强大吸引力，研究工作一直没有完全停止。许多学者一直在进行不懈的探索和研究，试图将这一原理应用到实际生产中，但由于精梳损失率高或机器结构过于复杂而失败。1992年为探索梳脱机的梳理原理和结构,中国农机研究院研制了梳脱试验台，并开始进行相关试验。1993年设计试制了与泰山-25拖拉机配套的悬挂式梳理联合收割机。该机采用单滚筒与
28、螺旋输送相结合的方案，能较好地完成梳理作业。在再脱粒部分，考虑到被脱粒物料中颗粒较多的特点，采用软轴流再脱粒滚筒。3.2 梳脱装置工作原理豌豆植株在收割幅的引导情况下导入到收割机的收割区域中。豌豆种子在依靠自身重力与气流的情况下与豆荚进行分离，沿着传送带进入脱离装置中，其余植株中的花径等不再进入到收割机中。图3.1收割辑结构示意图3.3 梳脱装置理论设计研究3.3.1 梳脱装置的理论分析过程当植株种子进入分离机器时，通过气流的进入和种子自身重力的作用，种子被带到板齿处，逐渐与植株分离。在板齿的逐步作用下，植株和种子之间的受力不断增大，这导致大部分种子能够在机器处理低端时脱离植株。这个过程称为分
29、种子阶段，是整个分离过程的最后一步。在此过程中，机器的板齿逐渐将种子从植株中分离出来，并将其放入适当的容器或位置，以便进一步处理或收集。整个分离过程的成功，取决于分离机器的设计和板齿的作用效果。3.3.2 进料阶段的情况分析如图3.2所示，假设进料阶段的开始的情形是的植株根部处于P3,植株的加工时的倾斜角度为内。在f时将植株根部转移到P处位子处，豌豆的豆荚在于C处，植株的茎秆斜角为,OC与铅锤线的夹角处于角度，D为切点。当在线，植株头部为Cr亦是植株与链轮根部的切点。假设豌豆的植株长度是h,收割辑轴心高度为H,/是植株到齿根切点的距离长度，/是植株头部到切点的距离长度。L压禾鼻2.蜗壳3.齿顶
30、圆4.齿根圆5.收割辑6.梳脱板齿图3.2收割进料过程示意图结合数学集合关系可以得出如下：植株根部与切点距离D计算公式为 .(/ -rcosa) I =Sina在加工滚筒中的植株高度为, , , , H -rcos a I =n-l=hSina 对应圆心角为/ h H -rcosa a =；r r rsina(3-1)(3-2)(3-3)此时对应的C点位子的角度计算公式为(3-4)(3-5)(3-5)ChH-rcosap=+=+r/*sinaH-rcosortana=Vr“1-Sina)通过整理式子得出r=Hcosa-(yt-r)sina由此可以得出，当收割辑轴心高度为H一定时，收割辑的齿根圆
31、半径和收割机前进的速度成一定的线性关系。(3)收割过程种子受撞击的频率种子在收割过程中受到撞击次数与梳脱轴相关，设种子接受撞击次数为N,由此可得：7=8-r(3-6)60式子中：系数数值8收割辑上板齿工作排数n转速，取667rmin0将4的计算公式带入上式子的出计算工作打击次数xr8/7rH-rcosa.7-rcosa,z.、1小小N=+r(sm%-SIn%)(3-7)60vtan%tana3由此可以看出，工作次数N在与机器工作时候前进速度V成反比关系，与机器的转速n成正比关系。因此当收割机开始工作速度逐步增加时，为了得到满足条件的工作打击次数，同时需要增加机器主轴转速。3.4 本章小结本章节
32、设计的梳脱装置，借鉴国外成功案例，采用精梳脱的收获方式，能够实现豌豆植株的梳理和分离，该装置综合性能较好、梳脱效果良好。本章首先对梳脱装置进行理论研究，确定各零部件，随后对进料阶段进行计算分析，为本装置的设计提供依据。第4章豌豆收割脱粒机脱粒装置的设计4.1 脱粒装置的选择脱粒装置是农业机械中的重要设备，它能将谷物从穗或荚中分离出来。为了实现高效脱粒，脱粒装置需要满足一系列技术要求。4.1.1 脱粒装置设计要求首先，脱粒装置的主要技术要求是脱粒干净。这意味着脱粒装置必须能够彻底地将谷物从穗或荚中分离出来，以确保不会有任何残留物留在谷物中。其次，脱粒装置需要尽可能减少籽粒破碎和暗害。籽粒破碎会影
33、响谷物的品质和产量，而暗害则可能导致谷物发霉或变质。第三，脱粒装置的分离性能也非常重要，它需要具备好的通用性，能够适应多种作物和条件。谷物的种类、成熟度和湿度等均是影响脱粒效果的因素。最后，脱粒装置需要具备低功耗的特性。这有助于减少能源消耗，提高生产效率，并降低成本。需要注意的是，上述技术要求和谷物本身的脱粒特性是形成各类脱粒装置的基础。不同作物的脱粒难度因品种、成熟度和湿度等因素而异。成熟度差、湿度大时，脱粒难度会增加，因此在选择脱粒装置时需要根据具体情况进行考虑。4.1.2 模型参数的选取由于轴流滚筒脱粒装置的脱粒时间较长，滚筒转速和间隙变化不大，对脱粒质量影响不大，因此对安装间隙和调速要
34、求不是很严格，这也是其优点之一。轴流脱粒滚筒常用脱粒速度见表4.1所示：表4.1轴流脱粒筒的脱粒速度单位m/s作物杆齿式纹杆式叶片式草木樨20-2620-2316-22桎麻18-2623-3013-19田菁7-910-1510-12如表4.1所示，纹杆式轴流脱粒滚筒的脱粒速度较为稳定，脱粒和分离能力较强，且该脱粒滚筒结构紧凑，可以大幅度缩短本机长度，符合本设计的脱粒要求，所以脱粒滚筒选择纹杆式轴流脱粒滚筒。4.2 脱粒装置的设计4.2.1 脱粒滚筒转速设计豌豆收割脱粒机的脱粒机构设计如图4.1所示。该结构设计简易、工作起来运转快捷、加工制造工序少、重量低等设计特点。I.脱粒滚筒2.螺栓3.拨杆
35、图4.1脱粒机构模型示意图结合现有文献资料5滚筒转动速度为nJ4+2gHQ+%)/Sin(4-1)式中：隹滚筒的转速。种子植株离开的最后，。1主轴转速V与种子颗粒实际速度之间的速度差，取为0.55。结合表4.1可以看出当采用其中的纹杆式轴流脱粒筒对植株种子的分离速度在20-23m/s之间，这里取滚筒最大速度为23ms,则转筒速度为n607Yl =23602r 23.140.164=1333rmin(4-2)故滚筒转速取m=1333rmin,符合设计要求。（2）脱粒间隙的确定脱粒间隙过小或过大，都会影响脱粒效果。减小收割机脱粒间隙，可以提高分离装置的分离概率，但是过小会使豌豆种子的成品率降低。调
36、整脱离间隙的原则，就是在保证脱粒干净的前提下尽可能的放大间隙，以此来保证脱粒质量和效率。经过上述研究讨论，选用脱粒间隙为5mm。4.2.2 脱粒拨杆的设计拨杆结构的设计是本课题的创新点，独特结构设计可以为高速运动的豌豆粒子提供缓冲，减少豌豆粒的破损与损伤，提高整体的收割质量，其结构示意图如图4.2所示：图4.2拨杆模型示意图4.3 本章小结本章节首先确定了脱粒滚筒的样式，后通过一系列计算确定了脱粒滚筒的转速和脱粒间隙。本章节所研究的脱粒装置是本设计的创新点，独特的拨杆结构的设计决定了本机能够实现高效精准脱粒，且对豌豆的损伤率较低，最终实现较高的经济收益。第5章豌豆收割脱粒机传动系统的设计5.1
37、 传动方案设计的分析及确定传动系统需要完成多个复杂的作业，如采摘、脱粒和清选，因此设计传动系统时需要考虑结构紧凑、耗能少、损耗小等要求，并且确保各工作部件的旋转方向正确和工作时的传动稳定。以带传动作为动力输入的传动方式，通过V带连接收割机的输入轴，为收割机提供动力。考虑到野外作业，传动系统要能适应各种恶劣的作业环境，整机采取链传动，确保传动稳定。为了满足这些设计要求，根据前面介绍的梳脱装置、脱粒滚筒的工作原理和特点，结合实际情况，提出了如图5.1所示的传动方案。图5.1传动系统示意图5.2 收割机动力来源以及输出主轴的转速确定本课题采用小型拖拉机作为动力来源，小型拖拉机作为一种辅助动力，有五个
38、前进档，以及一个倒档，并分为快速档和慢速档。小型拖拉机的发动机以V带进行动力传输，所以也可以通过V带为收割机提供动力I3考虑到整机的结构尺寸和平衡性，小型拖拉机在后部的举倾油缸，可以连接收割机尾部，倒档作为收割作业的前进档。当拖拉机的前进速度为0.7ms时，转速表测得输出轴转速为2000rmi11o5.3 传动比数值的分析及确定5.3.1 I级传动链轮的传动比计算I级变速器将拖拉机动力传递到中间轴，正常工作时拖拉机动力输出轴转速为2000rmin0为保证传动稳定，以及螺旋绞龙的工作状态，此处不应采用较大的传动比，查阅相关资料，确定螺旋绞龙转速为2000rmin,从而确定了一级链轮传动的传动比打
39、式中：血中间轴的工作转速。%2螺旋绞龙的工作转速。5.3.2 11级传动链轮的传动比计算中间轴的部分动力通过二级链轮传动传递给脱粒滚筒。第4章确定脱粒滚筒转速为1333rmin,得到传动比2(5-2).n22000Y-”=1.5乙n31333式中：113脱粒滚筒的转动速度。5.3.3 HI级传动链轮的传动比计算风机通过三级链传动将动力传递到收割辐，第3章确定了收割转转动速度为667rmino可以得出如下传动比七式中：九4收割辑的转动速度。5.4 关键传动部件的设计及确定5.4.1 链传动的设计与计算已知：确定最小传动链轮的功率为A=6.5KW,小链轮1号的转动速度确定为%=2000rn讥，传动
40、比计算数值为发动机驱动进行工作，机器实际工作载荷受到较小冲击，收割机单向转动，预计工作寿命为一万小时。（1）链轮材料、加工处理方法以及精度等级确定经查阅相关资料，链轮材料选择45号钢，工作链轮的表面热处理工艺采用淬火处理方法，达到吃面硬度为HRC50,选取链轮精度等级为八级精度，链轮结构如图5.2,5.3所示。图5.3大链轮模型示意图(2)链轮关键部位链轮尺寸的确定计算链轮载荷系数K,通过机械使用手册查的链轮计算系数取KA=L35,得dm=du(1-0.5)=45.0755因此得出“=4.718msml60x1000故按照计算精度取九级精度进行计算分析，动载荷为Ky=I.281)= RM+1
41、= 0.24952-5(5-4)工作链轮的分度圆经过修正之后，取链轮直径4= 3 = 6L615 hV 1.32）经过分析可知，取链轮齿数为z=20,Zz=ZI=IX20=203）链轮大端模数去尾z=&=3.08075,因此模数取标准值为m=3.5z4）大端分度圆链轮计算直径取为4=fnz=70z11w,42=mz2=70mm5）链轮锥顶的顶距为R=BG2+=49.4975mm6）工作链轮的齿宽计算为b=QR=14.84m机故取为b=1.6（3）链轮疲劳强度的计算以齿面接触疲劳强度进行计算4kTl（ZeZhY0.85/（1-0.5%Y1刃上式中的各个参数为：1）一号链轮的传递速度为工Tx=9.
42、55XIO6=31037.5Nw%120002）初次确定载荷计算系数为K,=1.33）查表可得出弹性工作系数为Ze=189.9瓦4）确定使用直链轮进行设计。查表可得Z=2.55）链轮齿数传动比为=i=l6）链轮齿宽系数确定为中氏=0.3.（4）链轮弯曲疲劳强度的校核f.=7与-f(5-5)(5-6)(5-7)f0.85w（l-0.5jSFL1）k、b、m、中夫同前2）圆周力计算KF.=z27*-=1106.5067V（5-8）I4（10.5%）3）设链轮的外形链轮形状系数。和链轮计算应力计算修正系数为八经过查阅相关机械设计手册得出%=Y2.52,%=L=1625.4.2带传动的设计与计算考虑到
43、带是计算时候的标准件，因此结合设计要求中给出的带传动计算功率P、传动比数值、主动带子计算转速、机器在工作时刻的传动工作条件等情况进行考虑，在将传动过程中的计算参数，以此确定带的尺寸型号、带的个数和带传动的运动尺寸等信息进行分析考虑。本设计中将P=4KW,主动链轮转速包2=2000rnin,从动链轮转动速度为n1=667rmin0（1）计算工作功率Pc，功率值PC的计算公式为PC=KAP（5-9）式中：Ka表示机器工作时候的情况系数值，取KA=I.4因此PC=l4x4=5.6KW（2）皮带型号尺寸的确定考虑到实际工作时要求皮带的结构紧凑严密，能够承受较大的载荷工作能力，因此选用较为窄的皮带进行考
44、虑分析计算，根据计算功率得出玲=5.6KW和小带轮的计算带速取为m=2000rnin,选定B型皮带。（3）带轮基准直径的计算及确定1）根据实际工作中的设计意图，B型的带轮最小的尺寸直径可以计算取得为63mm,djl=Jmn。2）计算带轮的传递速度值，即可得到(5-10)V=万d”/6(X)00=7.43w/s皮带在525ms之间的带速进行运动，满足设计要求。3)计算机器中的从动带轮的基准直径为%2。取i=3,e=0.02得dj2=(l-)zdjl=(1-0.02)371=208.74三(5-11)结合皮带及基准直径系列直径取dd2=200mm,实际工作过程中的传动比计算公式为i1=(1-)zd
45、jl=(1-0.02)371=2.87(4-2)(5-12)传动比误差计算公式为Ai=W=(2.87-3)/3=-0.0433=4.33%4)对带轮包角的进行校核a,=18Oo-(2-,)257.30=172.86120(5-13)完全可以满足设计要求。(4)计算链条中心距a和带轮的基准长度值Ld计算实际工作中的a值，得到如下所示6r1000+(2500-2429.63)/2=1035.19mm(5-14)取a=10Oomm,皮带的长度计算值为LO为1.0=20+(7r2)X(X2)+(2-drfi)240=2429.63mm(5-15)选取带的基准长度值为Ld=250025mmO(5)确定V
46、带根数Z查阅相关设计手册得出4=2.0KW,=0.25KWtKOo=O.98,XTl=1.07,代入下式Z=X/(凡+%)KKKL=2373(5-16)带的总根数取为2即可。(6)确定皮带的张力和带轮的压轴力由相关机械设计手册可以查出夕二007m,一根皮带的张紧力为FO=(500?/VZ)(2.5/Kao-I)+=198.7ON(5-17)皮带轮的压轴力值为分为Fq=2ZFgsin(l/2)=1189.89N(5-18)5.5本章小结本章节首先确定了总体的传动方案，以拖拉机的发动机作为动力来源，通过V带传动，传递到收割机，后经由链以及齿轮传动传递到整个收割机。然后确定了各级的传动比，进而对关键传动部件进行设计和校核计算。结论本文基于现有农机具，对国内外部分小区豌豆种子收割机进行调研，在现代设计方法的
