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1、全日制普通本科生毕业设计小型稻麦割铺机设计DESIGN OF SMALL SHOP CUTTING MACHINE OF RICE AND WHEAT学生姓名： 学 号：年级专业及班级：指导老师及职称：学 部： 提交日期：年月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人
2、完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要.1关键词.11 前言.12 研究目的和意义.23 研究主要内容.34 整体方案的确定.34.1 整体结构及工作原理.34.2 小型割铺机的总体布局.34.2.1 星形拨禾器等布置.34.2.2 割台机架的安装.34.2.3 机器重心的配置.34.2.4 确定整体参数.44.2.5 确定小型割铺机的动力选择.45 主要零部件的选择和设计.65.1 切割器.65.1.1 影响切割性能的因素.65.1.2 切割器种类、应用及其选择类型.85.1.3 往复式切割器的构造和工作原理.105.2 立式割台的带式输送器176
3、传动零部件的设计.186.1 传动方案的确定.186.2 传动装置的运动和动力参数.196.3 传动零件的设计196.3.1 带传送的设计.196.3.2 链传送的设计.206.3.3 齿轮的设计计算.217 重要零部件的校核.247.1 小锥齿轮轴的校核.247.2 键的校核287.3 重要螺栓的校核288 结论.29参考文献.29致谢.30附录.31 小型稻麦割铺机设计摘 要：本文设计的是一台小型稻麦割铺机，本设计采用往复式切割器作为主要工作部件，在护刃器的配合下进行有支撑切割，割刀平均速度设计为12m/s。切割性能好，工作可靠,适合性强。本设计采用汽油机做动力，整体重量较轻，方便了农民朋
4、友的田间收割，大大降低了农民的劳动强度。本机采用立式割台完成对稻麦的切割，割断后的作物茎秆能在侧边堆放整齐。该小型稻麦割铺机结构简单、操作方便，可以及时有效的完成小麦和水稻的收割任务。关键词：割铺机；往复式切割器；立式割台；分禾器Design of Small Shop Cutting Machine of Rice and WheatAbstract: This design is a small rice and wheat Reaper machine, the design of the reciprocating cutter as the main working componen
5、ts, the blade retaining device matched were supported cutting, cutting the average speed is 1 2m / s design. Cutting performance, reliable work, adaptability is strong. This design uses the gasoline engine as power, the weight is light, convenient farmer friend fields harvesting, greatly reduce the
6、labor intensity of farmers. This machine adopts a vertical cutting platform of rice and wheat crops stalk after cutting, cut in the side of neatly stacked. The small rice and wheat Reaper machine has the advantages of simple structure, convenient operation, can effectively complete the wheat and ric
7、e harvesting task.Key word: The reaper; Reciprocating cutter; Vertical table; Divider1 前言收割机有便携式收割机、手扶式收割机、卧式割台收割机、立式割台收割机。收割机的发展趋势是用新型材料以进一步减轻重量；采用低振动发动机和先进的减振隔振装置并合理配置机件，以减少振动对人体的危害；提高机械的加工和装配精度、改进吸排气系统，以减低噪声；增设各种安全保护装置，以提高作业安全性；在悬挂式割灌机上增设灌木切碎装置，简化割下灌木的清理工序。 1799年英国最早出现马拉的圆盘割刀收割机；1822年在割刀上方增加了拨禾装置
8、。1826年出现采用往复式切割器和拨禾轮的现代收割机雏型，用多匹马牵引并通过地轮的转动驱动切割器。18311835年，类似的畜力小麦收割机在美国成为商品；1851年出现能将割倒的禾秆集放成堆的摇臂收割机；1920年以后由于拖拉机的普遍使用，同拖拉机配套的收割机开始取代畜力收割机1。中国于1952年开始生产畜力摇臂收割机和其他类型的畜力收割机；1962年开始发展机力卧式割台收割机和机侧放铺禾秆的立式割台收割机。为适应北方小麦、玉米间套作地区收获小麦的需要，于1977年研制成机后放铺禾秆的立式割台收割机2。2 研究的目的和意义 小型收割机突破了农村无法进入大型收割机收割的作业瓶颈，推进了收获作业的
9、机械化，缩短了劳动周期，并让人们从繁重的体力劳动解放出来。广泛用于，收割小麦、水稻、青稞、麻类、豆类等农作物。换上相应的刀具，装上上下托板和安全的防护罩，还可以收割灌木、牧草、芦苇及茶园枝头修剪和花圃。小型收割机配带汽油动力强劲有力,方便实用,效率高,便于携带及野外田地作业。该汽油机具有噪音低.肃静性和舒适性等特点.让各地人们长时间工作都不会感觉疲劳。故，近年来小性稻麦收割机发展很快，技术日臻成熟，结构日趋合理，但进一步发展面临着适用性的巨大挑战。小性稻麦收割机有自己独特的适用性，因而有着自己的市场层次。 小型收割机是是山区农民致富的必用工具，是平原地区农民致富的过渡产品，是间种套种一年多熟制
10、的依托产品。纵观现阶段部分丘陵山区的农业生产，农业劳动资料仍是以人和畜为主，生产力水平低，生产效率低，对人力和土地等自然资源占用多、消耗大、利用率低，是简单的传统的生产工具与落后生产方式的结合。加速发展现代农业，全面推进社会主义新农村建设，有着积极的作用。因此，我们首先集中力量发展重点作物机械化3。丘陵山地水稻种植面积最大，且水田多集中在海拔较低、坡度较小地区。而小麦，油菜又多以稻麦（油）轮作的方式种植在稻田，因此对于稻作区稻麦收割机械的设计不得不提上日程。但是，丘陵山地如不加选择的全面发展作物生产全程机械化，不仅不利于资源的有效利用，还可能事倍功半4。因此，为满足丘陵山地主要农作物收获、运输
11、等重点环节机械化的需求，要加快发展事宜山地梯田，兵制定科学的机械化技术模式，引导丘陵山地有力、有效、有序的发展资源节约型、环境保护性的机械化，促进人与自然的和谐，实现丘陵山地的可持续发展。3 研究的主要内容 从如何使稻麦收割机的适应性好、操作性强等角度去研究。主要包括选用什么动力机构带动机器行走，利用什么类型的切割，并且做到割断后的作物茎秆侧边堆放整齐，以利于工作的继续顺利进行。4 整体方案的确定4.1 整机结构及工作原理该小型稻麦割铺机为手扶自走立式割台收割机，见图1整机由割台、底盘、操纵机构等几部分组成。割台是收割机的主要工作部分，该机属于侧向输送侧向铺放型，其割台主要有传输带、拔禾星轮、
12、切割器、分禾器、铺禾杆和后挡板等组成。所谓立式割台，就是指割台台面的位置基本呈现直立状(常略有倾斜)。立式割台可以配置在小动力底盘的前方，有人步行操作。底盘行走部分采用罗宾EY15-3D型号驱动，行走轮采用特制的人字钢轮制成，有利于增加行走时对土壤的附着力，实现稻麦的收割机的行走与停止采用牙嵌式离合器传输动力5。在布置工作部件的相互位置和尺寸时，除了考虑各工作部件的生存率平衡和各部件的参数确定，注意交接过度部位的设计，保证收割机的均匀连续，避免出现超负荷的部件和生产不应该有的损失。同时，还要整车的结构尽量紧凑，本设计充分考虑了以上情况，从水稻、小麦的实际生长情况和丘陵山地田间作业的复杂情况进行
13、分析，确定了稻麦割铺机的整体尺寸。4.2 小型割铺机的总体布置 本小型割铺机总体布置的特点：割台和汽油机的重心落在轮轴上，这样就会减少操作者的劳作强度。该机器的行走轮只布置两个，由于重量较轻，操作者可以方便的实现机器的掉头和转向，采用立式割台位于行走轮横轴的正前方，输送链平行于切割器，水平布置在后挡板上。采用汽油机作为动力，同时实现切割和侧向传送6。如图14.2.1 星形拔禾器、切割器、分禾器、输送链的相互布置星形拔禾器和分禾器装配成一整体结构，位于切割器正上方，水平布置，切割器的位置需要根据具体情况（作物的倒状、高度、湿度等）考虑，输送装置在后挡板上水平布置，具体的位置参数详见后面的设计说明
14、。4.2.2 割台与机架的安装 割台与机架之间用螺栓安装，可以方便拆装，在机架上钻有多个对称的螺纹孔，孔间间距为20mm，通过对割台安装高度的调节来实现对割茬高度的调节。4.2.3 机器重心的配置1.拨禾星形轮 2.切割器 3.减速器 4.皮带轮 5.汽油机 6.离合器手柄 7.扶手 8.油门阀 9.行走轮图1 总装配图Fig1 Feneral layout在配置各工作部件的同时，还需要考虑机器的重心位置，为了使操作者操作省力简单，使整个机器的重心尽量分布在轮轴上。4.2.4 确定整体参数 （1）割幅：2行收割；（2）前进速度：26km/h；（3）割后茬高100mm（可调）；（4）割断后的作物
15、茎秆侧边堆放；（5）生产率：0.20.3k/h；收割机的总长、总高、总高由总布置草图确定，还必须要求起到满足机动性、灵活性和稳定性的要求7。本设计中取总长为2210mm，总高915mm，总宽700mm，整机重量约为60kg。4.2.5 确定小型割铺机的动力选择(1)驱动轮功率。驱动轮在松软的土壤中做直线运动，在驱动轮上作用的力有以下几个：1)机体作用在驱动轮上垂直载荷和驱动轮的自重之和Q；2)机体作用在驱动轮上的反作用力F；驱动轮在土壤中滚动时，土壤在轮胎的支撑面上也产生反作用力，所产生的全部法向反作用力的合记为R，它的作用线可近似的看作是通过驱动轮圆心O，将R分解成垂直分为和水平分力，如（图
16、2）8。6.3 传动零件的设计6.3.1 带传动的设计（1）参考文献，首先确定计算功率。 其中：工作情况系数，取为1.1。所以， （2）选择V带的型号。根据选用A型带。（3）确定带轮的基准直径并验算V1）初选小带轮的基准直径。 2)验算带速V （11） 因为5m/sV30m/s，故带速合适。3）计算大带轮的直径 ，取。 （12）（4）确定V带的中心距和基准长度 1）由，初定中心距。 2）从表中选择基准长度。 3）计算实际中心距，圆整为316mm （5）计算带的根数 1）单根V带的额定功率由，同时查表有 （13） 2）计算带的根数 （14） （6）计算单根V带的拉力最小值 （15） （7）计算压
17、轴力 （16）6.3.2 链传动的设计（1）参考文献20，首先选择链轮齿数 取小链轮齿数（2)确定计算功率 查表得 （17)（3）选择链条型号和节距 根据 (4）计算链节数和中心距 初选中心距 (18) 相应的链节数 查表得中心距系数 (5）计算链速V (6）计算压轴力 有效圆周力 (19) 链轮水平布置时的压轴力系数 (20)6.3.3齿轮的设计计算 （1）选定齿轮的类型、精度等级，材料及齿数1）按传动方案简图所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）小型稻麦割铺机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3）材料选择。齿轮材料的种类很多在选择时应考虑的因素也很多。这里由表10-1选择小齿轮材
18、料为40Cr硬度为280HBS,大齿轮材料为45号钢，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数取Z2=77。（2）按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算， 即 (21)确定公式内的各计算数值：试选载荷系数，1）计算小齿轮传递的转矩 (22)2）由表10-7选择齿宽系数3）由表10-6查得材料的的弹性影响系数为4）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限5）由式（10-13）计算应力循环次数 (23)6）由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数；7）接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数（10
19、-12）得 (24) 8） 试算小齿轮分度圆直径d1t,代入H中较小的值 (25) 9）计算圆周速度v (26)10) 计算齿宽b 齿宽系数为1 (27)11）计算齿宽与齿高之比b/h模数 ，齿高 b/h=65.936/6.13=10.67。12) 计算载荷系数 根据圆周速度V=8.9m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数1.18直齿轮，假设。由表10-3查得 由表10-2查得使用系数 由表10-4查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， 将数据代入后得 由b/h=10.67，KH=1.483查图10-13得KF=1.38;故载荷系数 13）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式
20、（10-10a）得 14）计算模数m （3） 按齿根弯曲强度计算由式得弯曲强度的设计公式为 (28)首先确定公式内的各计算数值1）由图10-20C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）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数；3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 (29) 4） 计算载荷系数K 5）查取齿形系数 由表10-5查得6）查取应力校正系数 由表10-5可查得。7）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。设计计算 (30)对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲强度计算的模数， 由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲
21、强度所决定的承载力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.08并就近圆整为m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=76.53,算出小齿轮齿数大齿轮齿数：，取Z2=96。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费21。（4）几何尺寸计算1)计算分度圆直径2）计算中心距3）计算齿轮宽度取B2=75mm,B1=80mm（5）验算864N，合适。7 重要零部件的校核7.1 小锥齿轮轴的校核（1）参考文献，首先初步确定小锥齿轮的最小直径。根据公式可得轴的最小直径，选择材料为45钢，作调质处理。（2）小
22、锥齿轴的结构设计 相对应的轴的结构，如图19图21 轴Fig21 Shaft1） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为满足链轮的轴向定位要求，-轴段右端制出轴肩，左端采用锥齿端面定位，同理为了满足链轮的轴向定位要求，-轴段左端需制出一轴肩，右端采用链轮端面定位，为了满足轴承的轴向点位要求，-轴段和-轴段的中间需制出一轴肩，-轴段右端采用轴承端盖定位。 初步选择轴承，考虑到主要承受径向载荷，同时也承受不小的轴向载荷，故选用圆锥子轴承，参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取圆锥滚子轴承30204，其尺寸为，故，中间用挡环进行轴向补偿。由于要在轴上布置两个键槽，轴的直径应该增大10%-
23、15%, 即16.568-17.321mm，取安装锥齿的轴段的直径。取安装链轮的轴段直径d-=18mm，链轮的左端用轴肩定位。2） 轴上零件的周向定位 轴的周向定位采用平键连接，按，由机械零件手查的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为23mm，同时为了保证锥齿与轴的配合有良好的对中性，故选择锥齿与轴的配合为，链轮与轴的周向定位采用楔键连接，按d-=42mm，由机械零件手册查的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为36mm，同时为了保证带轮与轴的配合有良好的对中性，故选择锥齿与轴的配合为，圆锥滚子轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来定位。 (3)轴上倒角的尺寸取轴端倒角为。 (4)求作用小锥齿轮上的力1）
24、求转矩T1因已知小锥齿轮的分度圆直径为而 圆周力，径向力及轴向力的方向如图所示 2）计算链轮上的力链轮受三个力的作用：工作拉力F、离心拉力F、垂直拉力Ff工作拉力，考虑到离心拉力和垂度拉力不是很大，一般作用在轴上的力，现在取。（5） 求小锥齿轴上的载荷首先根据小锥齿轴的结构图做出轴的计算简图。根据小锥齿轴的计算简图和受力情况（表3）做出的弯矩图和扭矩图（图22），从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是小锥齿轴的危险截面。表3 轴的受力情况Table 3 Axial stress 载荷 水平面H 垂直面V 支反力 弯矩M 总弯矩 扭矩T 图22 弯矩和扭矩图Fig 26 Bending
25、 moment and torque figure（6）按弯扭合成应力校核小锥齿轴的强度进行校核时，通常只校核小锥齿轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面A和危险截面B）的强度。很据及表1和表2中的数据，以及小锥齿轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，小锥齿轴的计算应力。前已选定小锥齿轴的材料为45钢，调质处理，差得 。因为，故截面A安全22。7.2 键的校核平键连接传递转矩时，其主要的实效形式是工作面被压溃。因此通常只按工作面的挤压应力进行强度校核。假定载荷在键的工作面上是均匀分布的，不同平键连接的强度条件为 (31) 式中：T传递的转矩 k键与轮键槽的接触高度mm l键的工作长度m
26、m d轴的直径mm对于安装小锥齿轮的轴上的键进行相关的校核，可见，所以键的强度足够。7.3 重要螺栓的校核 分析螺栓的连接情况，可知螺栓组是属于手横向载荷的螺栓组连接。假设每个螺栓需要的预紧力均为，螺栓数目为Z，其平衡条件为 (32) 由此得预紧力为 式中： 结合面的摩擦系数 i结合面数 Ks防滑系数， 本设计中割台约重290N，所以，Ks取1.2，f取0.15，z取4，结合面数i=2.由此可计算出螺栓的预紧力Fo大小为290N。由于预紧力的作用，将在结合面间产生摩擦力来抵抗横向载荷。这时螺栓仅受预紧力作用，而且预紧力不受工作载荷的影响。于是可由螺栓危险截面的拉伸强度条件式 (33)来校核螺栓
27、的强度是否满足条件，代入相关的数据得，远小于，可得螺栓的强度足够。 8 结论此次毕业设计是我在汤兴初导师的精心指导及本人自己的努力下完成的，毕业设计中的许多思想和方法得益于指导老师的指导和启发。我虽然学的是机械设计制造方向，但是对农机还不是很了解，对收割机的基本结构不太清楚。从接到任务书后我就借阅相关农机书籍查看，在对收割机的基本结构有了初步的认识后，开始了我的设计之路。起初走了很多弯路，无数次的设计无数次的修改，心灰意冷，但是一点一滴的设计最后终于组成了整台机器。在设计过程中遇见了很多以前学习中没遇见过的难题，最后通过借鉴前人的经验以及结合自己的创新，更重要的是在这个设计中我加入了一些自己鲜
28、活的思想，把难题一个个解决。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富，通过这次的毕业设计，把四年所学的相关知识都连串起来，使我的知识骨架更加牢固，而不是分散的。本次的毕业设计，使我摆脱了单纯的只有理论知识而无实践动能力，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。在这次毕业设计中我还会了一个道理，那就是世上无难事只怕有心人，只要有心，用心，
29、在加细心，无论遇到什么难题都会迎刃而解，这对我毕业后从事工作也是一个很大的启发。参考文献1 刘庆，刘卫. 一种小型稻麦割晒机P.中国：03249944.2 2003-03-032 李纪，周杨宁. 国产水稻收获机械的发展现状J. 农机质量与监督，2004，5-83 李嘉树. 小型割晒机M. 云南农业2002（2），26-264 刘庆，刘卫. 一种小型稻麦割晒机P.中国：03249944.2 2003-01-025 杨富江. 4GS-2007型辊式稻麦割晒机的研制应用J. 农业机械-2007（01B），78-806 段尊锋，李茂盛. 4QS-2.8稻麦割晒机的推广应用J. 农机使用与维修2002（
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