新型玉米收獲機(jī)設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
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摘 要
玉米作為三大主要的糧食作物之一和飼料來源，在我國(guó)分布廣泛、種植面積大。因此為了使人們從繁重的收獲勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)玉米的機(jī)械化收獲，提高現(xiàn)有拖拉機(jī)的利用率，結(jié)合市場(chǎng)需求我們進(jìn)行了此次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)玉米收獲機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過對(duì)玉米收獲機(jī)結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了玉米收獲機(jī)裝配圖及主要零部件圖。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：玉米，收獲機(jī)，絞龍，傳動(dòng)
Abstract
High lift device called weight lifting device, a top heavy machinery, lifting machine is a with relatively small force can the weight lifting, descending or shift of simple tools, can also be used to correct the deformation of the equipment installation and the deviation of the component such as. Electric lifting device is a lifting device for lifting heavy objects by screw drive. The motor is composed of a motor, a belt drive, a turbine vortex rod drive, a screw, a nut, a lifting rod, etc..
This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.
Keywords: Lifting equipment; Turbine; Spiral; Design; Simulation
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2玉米收獲機(jī)類型 1
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
第2章 整體方案設(shè)計(jì) 4
2.1設(shè)計(jì)要求 4
2.2方案選定 4
2.2.1功能要求 4
2.2.2方案選定 5
第3章主要參數(shù)計(jì)算 8
3.1整機(jī)參數(shù) 8
3.2工作部件參數(shù) 8
3.2.1摘穗裝置 9
3.2.2果穗輸送裝置 10
3.2.3攪龍參數(shù)的確定 11
3.3主要部件的功耗計(jì)算 11
第4章 主要零部件的設(shè)計(jì) 14
4.1攪龍的設(shè)計(jì) 14
4.2輸送槽的設(shè)計(jì) 14
4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 15
4.4軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核 16
4.4.1軸的設(shè)計(jì)與校核 16
4.4.2軸承及鍵的校核 17
4.5出料斗設(shè)計(jì) 18
4.6機(jī)架設(shè)計(jì) 18
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 21
22
第1章 緒論
1.1研究背景及意義
從我國(guó)特殊國(guó)情的實(shí)際情況來考慮，我國(guó)人口眾多，玉米作為主要的糧食作物之一和飼料來源，決定了我國(guó)玉米種植廣泛且分布不均勻，東北、華北、西南地區(qū)約占全國(guó)玉米種植面積的90％，而且直到2008年我國(guó)玉米機(jī)收率才僅為10％，全國(guó)各地玉米機(jī)械化收獲程度不均，因此我國(guó)玉米機(jī)械化存在廣闊的前景。
目前，我國(guó)玉米收獲機(jī)雖然已有不少機(jī)型已進(jìn)入實(shí)際使用領(lǐng)域，但總的來說，問題還不少，如技術(shù)成熟度還低，其表現(xiàn)為產(chǎn)品可靠性差；市場(chǎng)還沒有啟動(dòng)起來；制約其發(fā)展的諸多因素還難以解決。
實(shí)現(xiàn)玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械化收獲，是為響應(yīng)國(guó)家創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出的重大貢獻(xiàn)。玉米收獲機(jī)秸稈粉碎還田技術(shù)的使用，不僅能夠減少秸稈焚燒和環(huán)境污染，而且增肥土壤肥力；玉米跨區(qū)作業(yè)，既提高了機(jī)具的利用率，也增加了農(nóng)機(jī)手的收入；另外，玉米收獲機(jī)械化水平提高，農(nóng)村外出務(wù)工人員就可不必為糧食收獲而發(fā)愁，既節(jié)省了路費(fèi)，又緩解交通壓力，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供充裕的人力資源。
隨著人民生活水平的不斷提高，降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增加農(nóng)民收入，已是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的必然趨勢(shì)。
1.2玉米收獲機(jī)類型
（1）小型懸掛式玉米收獲機(jī)
用于配套小型拖拉機(jī)，可實(shí)現(xiàn)單行作業(yè)。一次性完成摘穗、莖稈還田工作，具有價(jià)格低廉、機(jī)動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，較適合一家一戶的經(jīng)濟(jì)模式。
（2）牽引式玉米聯(lián)合收獲機(jī)
用于配套大中型拖拉機(jī)，一次可實(shí)現(xiàn)2~3行收獲作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、莖稈粉碎還田等多項(xiàng)作業(yè)。
（3）自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)
這是一種專用的玉米收獲設(shè)備。一次可完成3~4行收獲作業(yè)，完成摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、莖稈粉碎還田等項(xiàng)作業(yè)。而且效率高、收獲質(zhì)量好。
（4）背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī)
用于配套中型以上拖拉機(jī)，一般可實(shí)現(xiàn)兩行作業(yè)，并一次完成摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、集箱、莖稈粉碎還田等項(xiàng)作業(yè)。其次設(shè)備整機(jī)價(jià)格適中，采用正配置使收獲機(jī)軸線與拖拉機(jī)軸線重合，無側(cè)配置，作業(yè)時(shí)無需人工開道，提高了拖拉機(jī)的利用率。
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前我國(guó)玉米聯(lián)合收獲機(jī)市場(chǎng)存在如下特點(diǎn)：
（1）總量劇增，需求呈現(xiàn)多樣化
從2008年開始，玉米收獲機(jī)械納入全國(guó)農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼范圍，各主產(chǎn)省都把加快玉米收獲機(jī)械化作為推動(dòng)本省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重點(diǎn)工作，并實(shí)行地方資金累加補(bǔ)貼。各主產(chǎn)省玉米收獲機(jī)保有量猛增，其中山東省增加7000臺(tái)，吉林增加800臺(tái)，河南增加2000臺(tái)。全國(guó)約銷售小麥玉米兼收機(jī)6000臺(tái)，4行自走專用機(jī)2000臺(tái)，各類背負(fù)機(jī)7000臺(tái)，總計(jì)15000臺(tái)左右。
（2）更多企業(yè)進(jìn)入，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈
目前國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)行業(yè)還處于自由競(jìng)爭(zhēng)時(shí)期，行業(yè)集中度很低，行業(yè)內(nèi)還沒有出現(xiàn)一家市場(chǎng)占有率超過15%的企業(yè)。行業(yè)準(zhǔn)入門檻低，市場(chǎng)前景廣闊，不斷有新進(jìn)入者加入。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2008年至少有10家以上的企業(yè)“試水”玉米收獲機(jī)市場(chǎng)，其中有影響的是江蘇沃得、弗雷森、約翰迪爾、福格森、海虹工程機(jī)械、常林等。江蘇沃德推出基于2號(hào)小麥?zhǔn)斋@機(jī)底盤技術(shù)的3行玉米收獲機(jī)，弗雷森推出4LZ-4玉米收獲機(jī)，約翰迪爾6488玉米聯(lián)合收割機(jī)，福格森4行玉米收獲機(jī)等產(chǎn)品較為成熟。
（3）產(chǎn)品趨于成熟，新技術(shù)得到推廣
近幾年，背負(fù)機(jī)由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品可靠率在95%以上，作業(yè)效果基本上能滿足用戶的需求。在發(fā)展較早的玉米機(jī)收地區(qū)得到廣泛推廣。兩用機(jī)雖然存在先天的缺陷，但近兩年經(jīng)過適應(yīng)性改進(jìn)，收獲效果得到很大的提高。關(guān)鍵是一機(jī)兩用的優(yōu)勢(shì)，使得銷量同比快速增長(zhǎng)。自走專用機(jī)目前尚處于技術(shù)成熟化的過程中，售后服務(wù)出現(xiàn)不少困難，推廣重點(diǎn)地區(qū)仍然在東北大區(qū)。
目前收割機(jī)主流機(jī)型的發(fā)展是在保證作業(yè)性能良好的情況下，以高效率、大功率、大喂入量的趨勢(shì)發(fā)展，以達(dá)到提高生產(chǎn)率。同時(shí)要求收獲損失率低、谷粒高清潔度因此以這個(gè)方向?yàn)橹饕ぷ鞑考难芯扛鼮樯钊?，研制出了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離裝置。新材料和先進(jìn)制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用在收割機(jī)生產(chǎn)中，使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良、穩(wěn)定性更高。人機(jī)工程學(xué)、機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)機(jī)研發(fā)制造中，因此收割機(jī)也在向舒適性好、使用安全性高、操作方便性等方向發(fā)展，向智能化收獲發(fā)展，使操縱、調(diào)節(jié)更加靈活、快捷、方便。目前由約翰迪爾佳生產(chǎn)的一系列聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)有很大改進(jìn)，更新了傳統(tǒng)的的 。如它的割臺(tái)高度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、喂入量與損失量的自動(dòng)檢測(cè)、作業(yè)速度自動(dòng)控制、分離系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)控制、產(chǎn)量及含水率和作業(yè)面積計(jì)量自動(dòng)化、自動(dòng)導(dǎo)航等。
我國(guó)當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展的機(jī)型為全喂入式軸流分離滾筒加切流脫粒滾筒的收割機(jī)，小型機(jī)脫粒裝置多為橫置、大型機(jī)多為縱置，目前這些機(jī)器已得到廣大農(nóng)村和農(nóng)場(chǎng)用戶認(rèn)可。半喂入式收割機(jī)宜積極發(fā)展出國(guó)產(chǎn)經(jīng)典機(jī)型，不應(yīng)盲目追求現(xiàn)代化，而是要盡可能簡(jiǎn)化機(jī)器以達(dá)到降低成本的目的。割前摘脫式玉米聯(lián)合收割機(jī)的誕生，必將在將來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。我國(guó)玉米收獲機(jī)械的發(fā)展任重道遠(yuǎn)。
第2章 整體方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)要求
本次設(shè)計(jì)的參考4YW2型玉米聯(lián)合收獲機(jī)有關(guān)參數(shù)如下表2-1所示：
表2-1 參數(shù)
型號(hào)
SH50
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
495A,495A-33
前進(jìn)速度（千米/小時(shí)）
6 Speeds:2.15-26.86
倒退速度（千米/小時(shí)）
2 Speeds:2.84-11.35
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）
766
總長(zhǎng)（毫米）
3250
總寬（常用輪距）（毫米）
1690
至排氣管頂高（毫米）
2325
至排氣管頂高（毫米）
2300
至方向盤高（毫米）
1565
前輪距（毫米）
1313(Normal),1413,1513
后輪距（毫米）
1350(Normal),1392,1502
地隙（毫米）
400
軸距（毫米）
1900
結(jié)構(gòu)質(zhì)量（千克）
1860
耕深調(diào)節(jié)
力、位及高度調(diào)節(jié)
2.2方案選定
2.2.1功能要求
玉米收獲機(jī)割臺(tái)結(jié)構(gòu)體分為分禾器、玉米輸送鏈、拉莖輥、絞龍等部分組成。這些部分相互配合完成對(duì)玉米秸稈進(jìn)行收攏、夾持輸送、摘穗、導(dǎo)入過橋等步驟。
（1）玉米秸桿對(duì)行收攏
由于玉米種植行距差異較大，有機(jī)播、人工播和半機(jī)械化播種等多種情況，行距株距，甚至不成行等均不同，給玉米生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)帶來困難，為保證能將玉米秸桿切割同時(shí)夾持輸送，而不致將玉米植株碰倒漏收，設(shè)計(jì)了收獲分禾器。
（2）玉米秸桿輸送
玉米莖桿較粗而且?guī)霠顟B(tài)時(shí)重量較重，夾持機(jī)構(gòu)采用鏈條輸送，并帶浮動(dòng)漲緊，以適應(yīng)不同直徑粗細(xì)的秸桿，不漏夾滑掉和不夾斷，且動(dòng)力消耗少。
（3）摘穗
玉米植株由夾持輸送機(jī)構(gòu)夾持的同時(shí)，在摘輥反向旋轉(zhuǎn)作用下將玉米穗摘下。
（4）絞龍
作物的收集動(dòng)力由輸送裝置傳遞到絞龍，通過絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到過橋。
2.2.2方案選定
（1）割臺(tái)部分
割臺(tái)(如圖2-3)的主要結(jié)構(gòu)形式有立式、臥式兩種。設(shè)計(jì)選用臥式割臺(tái)。
臥式割臺(tái)由撥禾輪、輸送器、分禾器、切割器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它的割臺(tái)基本上水平，略向前傾斜。臥式割臺(tái)對(duì)倒伏和稀，密作物的適應(yīng)性較好，割幅較寬，但縱向尺寸較大，機(jī)組的機(jī)動(dòng)靈活性較立式割臺(tái)差。
（2）夾持鏈輸送裝置
輸送裝置包含兩種輸送部分，其中一種為夾持輸送鏈，其功用是連接割臺(tái)和脫粒裝置，將割臺(tái)上的作物均勻、連續(xù)地輸送到脫粒機(jī)中。
其工作過程是通過夾持鏈與張緊裝置的壓力將稻桿固定在鏈條上從而使稻桿源源不斷輸送到脫粒裝置中，其工作穩(wěn)定能使稻桿整齊倒置喂入脫粒裝置中，使得農(nóng)民在收獲糧食的同時(shí)能獲得秸稈。其張緊裝置主要為經(jīng)過熱處理的鋼條，具有彈性還有經(jīng)過熱處理的鋼筋，具有彈性能將稻桿緊緊壓在鏈片上，從而確保了稻桿整齊均勻地喂入到脫粒裝置中。保證了稻桿的完整性。另一方面當(dāng)?shù)緱U傳遞脫粒裝置中要換壓緊裝置，因?yàn)榇藭r(shí)要進(jìn)行脫粒，脫粒滾筒對(duì)稻桿有梳刷的作用，因此所需張緊力更大。因此設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該根據(jù)具體是情況分別設(shè)計(jì)出他們的張緊力的大小。并要根據(jù)稻桿的特性來設(shè)計(jì)鏈片的形狀從而使其能夾緊稻桿。
圖2-7 夾持鏈片的示意圖
圖2-8 橫向輸送裝置示意圖
（3）脫粒裝置
脫粒原理脫粒裝置工作過程比較復(fù)雜有靠沖擊、揉搓、梳刷等原理脫粒方式。
脫粒裝置類型有全喂入式和半喂入式；按滾筒形式分：有開式和閉式、單滾筒和雙滾筒、直流式和軸流式；按脫粒齒形分：有紋桿式、釘齒式、弓齒式。根據(jù)合理性選全喂入開式軸流式。軸流式滾筒的直徑是一個(gè)很重要的參數(shù)它決定了整個(gè)脫粒的直徑和高度，直徑過大時(shí)，機(jī)器外形大，重量大；直徑過小時(shí)，又易引起纏草和堵塞死滾筒，而且喂入量也小，不能適應(yīng)高產(chǎn)的要求；通常，為了避免纏草，其最小齒根圓直徑應(yīng)保證齒根圓的周長(zhǎng)大于該地區(qū)割下最高桿的桿長(zhǎng)。目前齒根圓直徑：小型機(jī)取=400—450毫米、中型機(jī)取=570—600毫米、大型機(jī)取=600—650毫米，本機(jī)為中小型機(jī)因此取=540毫米。而長(zhǎng)度也是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，長(zhǎng)度大說明脫粒流程長(zhǎng)，作物在脫粒室內(nèi)停留的時(shí)間長(zhǎng)，這對(duì)脫凈有好處，對(duì)于全喂入式的脫粒機(jī)構(gòu)來說，大致有這樣一種規(guī)律，中型機(jī)的滾筒長(zhǎng)度通常只有1000—1100毫米長(zhǎng)即可，小型機(jī)的滾筒長(zhǎng)度有500—700毫米，長(zhǎng)度本機(jī)取720毫米。由于本機(jī)為小型玉米聯(lián)合收割機(jī)，沒有逐稿器等分離機(jī)構(gòu)。因此本機(jī)的脫離機(jī)構(gòu)選擇軸流式脫粒滾筒，其在脫粒過程中，蓋板上由于螺旋導(dǎo)向板具有輔助分離的作用，所以能在盡量減少整機(jī)重量的情況下，得到足夠清潔的稻谷。
圖2-9 螺旋輸送器示意圖
（4）分離集谷輸送裝置
主要有集谷攪龍螺旋輸送器、柵格式凹板篩等主要部件組成，夾持鏈將帶有谷粒的稻桿輸送到脫粒滾筒處，而后脫離滾筒將將谷粒與禾桿分離，經(jīng)過分離后的谷粒經(jīng)過水平安裝的螺旋輸送器將谷粒輸送到一端，而后位于一端的谷粒再經(jīng)由那一端傾斜安的螺旋輸送器輸送到指定位置，從而完成裝袋工作裝。
（5）履帶行走裝置
玉米聯(lián)合收割機(jī)行走裝置主要有履帶式行走裝置和輪式行走裝置兩種。但由于收割機(jī)需要在水田里行走，壓力不宜過大。所以常用履帶式行走裝置，能有效增大接地面積，從而減小接地壓力，保證了其通過性能。履帶式行走裝置又分為金屬履帶和橡膠履帶兩種形式。此處采用金屬履帶。像此類行走裝置一般由履帶，驅(qū)動(dòng)輪，承重輪，張緊輪構(gòu)成。在中小型機(jī)具上常使用輕型組合式履帶，它由導(dǎo)軌和履帶板構(gòu)成，這種履帶板履刺比較大，形成一字型或人字形花紋，其斷面一般為梯形；履刺較高，一般在30mm以內(nèi)。在支承面上，金屬履帶板之間一般有間隙（約5mm），以利于脫泥和減輕重量。因而適于在水田里行走。
圖2-10 履帶行走裝置
第3章主要參數(shù)計(jì)算
3.1整機(jī)參數(shù)
1. 適應(yīng)行距：400～800mm
由于玉米播種的機(jī)械化程度低，人工點(diǎn)播行距不均，寬行800mm，窄400mm，這就要求收獲機(jī)對(duì)行距的適應(yīng)性要好。在配置兩對(duì)摘輥中心距時(shí)，考慮中間情況定位600mm，然后在分禾器、摘輥前端的秸稈引導(dǎo)裝置上采取一定的措施,提高機(jī)組的行距適應(yīng)能力。
2. 摘穗高度：≥400mm
玉米結(jié)穗高度一般為400～1200mm，本機(jī)組最低摘穗高度定為400mm，工作時(shí)可無級(jí)上調(diào)至800mm，以滿足不同需要。
3. 機(jī)組生產(chǎn)率
Q=2×5.4ηBv (畝/小時(shí))
式中：η——機(jī)組工作時(shí)間利用系數(shù)，一般為0.7～0.9。
B——行距 （m）
v——機(jī)組作業(yè)速度 （米/秒）
若η=0.8, B=0.6m, v=0.6m/s, (Ⅰ擋)
則 Q=2×5.4×0.8×0.6×0.6=3.11 (畝/小時(shí))
若上海-50以Ⅱ擋作業(yè)，v=1米/秒，
則Q=2×5.4×0.8×0.6×1=5.184(畝/小時(shí))
表2-2拖拉機(jī)各檔速度
速度
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
倒Ⅰ
倒Ⅱ
v/km.h-1
2.15
3.54
6.71
8.58
14.13
26.86
2.84
11.35
n/r.min-1
10
16
30
39
64
121
13
51
4. 留茬高度 ≤80mm
留茬高度是指秸稈粉碎還田機(jī)粉碎秸稈時(shí)所留根茬高度。秸稈粉碎還田機(jī)工作時(shí)，為了達(dá)到較好的秸稈粉碎效果，轉(zhuǎn)速調(diào)高，刀片不宜入土作業(yè)。用支撐地輪來限制留茬高度。支撐地輪的工作位置可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)留茬高度從0～80mm內(nèi)可調(diào)。
3.2工作部件參數(shù)
3.2.1摘穗裝置
摘穗裝置的功用是使果穗和秸稈分離，它應(yīng)具有抓取秸稈、輾壓拉引秸稈，摘取分離果穗及排出秸稈的能力。
（1）摘穗輥
現(xiàn)有機(jī)器上所用的摘穗器多為輥式。按摘輥的配置方式，可分為縱臥式摘輥、立式摘輥、橫臥式摘輥和縱向摘輥；就秸稈喂入方向可分為徑向喂入、軸向喂入以及根部喂入和梢部喂入等幾種。
本機(jī)即采用縱臥式摘輥，它由一對(duì)縱向斜置（與水平線成30°）的摘輥組成。兩軸的軸線平行并具有高度差，由于其前端高度相同，因而兩輥長(zhǎng)度相等，靠近機(jī)器外側(cè)的摘輥較長(zhǎng)，與靠近機(jī)器內(nèi)側(cè)的摘輥長(zhǎng)均為1000mm。摘輥的結(jié)構(gòu)前、中、后三段有所不同：前段為150mm帶螺紋的錐體，主要起引導(dǎo)秸稈和有利于秸稈進(jìn)入摘輥間隙的作用；中段為帶有螺紋凸棱的圓柱體，起摘穗作用（長(zhǎng)度為800mm），其表面的凸棱高9mm，螺距為280mm，兩對(duì)應(yīng)摘輥的螺紋方向相反，并相互交錯(cuò)配置。在有的機(jī)器上為了加強(qiáng)摘穗能力，在螺紋上相隔90°設(shè)有摘穗鉤（或稱摘穗爪），以便將穗柄揪斷。摘穗輥的直徑一般為72－100mm，轉(zhuǎn)速為600－820r/min。兩摘輥之間的間隙（以一輥的頂圓到另一輥根圓的距離計(jì)算）較秸稈直徑為小，約為秸稈直徑的30－50％，移動(dòng)摘輥前軸承可以調(diào)節(jié)間隙。調(diào)節(jié)范圍為4～12mm（從摘輥中部測(cè)量）。如圖2-2所示。
圖2-2 縱臥式摘輥
1.強(qiáng)拉段 2.摘穗段 3.倒錐 4.可調(diào)軸承 5.秸稈
（2） 摘穗輥的直徑（D）和工作間隙（h）
h=（0.1～0.4）d
式中：d——玉米秸稈的直徑
一般秸稈直徑在25～35mm之間，若取d=30mm，則
h=（0.1～0.4）×30=3～12mm
本機(jī)取工作間隙h=9mm。
據(jù)有關(guān)資料的實(shí)驗(yàn)證明，摘輥直徑在65～100毫米時(shí)工作質(zhì)量較好，故本機(jī)取摘輥直徑為66毫米。
本機(jī)選取較小的摘輥直徑和較大的工作間隙，即保證了摘輥對(duì)秸稈的抓取能力，又減輕了摘輥對(duì)果穗的損傷而減少掉粒損失。
另外，為了適應(yīng)不同品種的作物，每對(duì)摘輥的外輥前端采用了浮動(dòng)支撐，使摘輥入口的工作間隙從9～14毫米可調(diào)。
（3）摘輥轉(zhuǎn)速（n）
據(jù)設(shè)計(jì)資料，摘輥線速度V是保證摘輥正常工作的重要因素，當(dāng)V小于2.5米/秒時(shí)，由于秸稈與摘輥之間產(chǎn)生打滑，容易造成摘輥堵塞。當(dāng)V過高時(shí)，落粒損失增加，對(duì)臥式摘輥，其頂圓線速度取3.3～3.8米/秒為宜。
本機(jī)摘輥直徑D=66毫米，螺旋筋高度9毫米，即頂圓直徑D1=84毫米，若取V=3.6米/秒，則
摘輥轉(zhuǎn)速n=60×1000V/3.14D1=60000×3.6/3.14×84=817r/min。
（4）撥禾鏈
本機(jī)采用雙層撥禾鏈，平行配置在摘輥上方，內(nèi)外摘輥上方各一根，相向轉(zhuǎn)動(dòng)。撥禾鏈的撥齒能將秸稈撥入摘輥并通過摘輥區(qū)，可防止摘下的果穗向前滑落而造成掉穗損失。由試驗(yàn)可知，撥禾鏈的線速度取1.2米/秒為宜。
由傳動(dòng)圖可知撥禾鏈輪的轉(zhuǎn)速n=172 m/s,由于z=10，t=38mm，
節(jié)圓直徑d=t×csc180Z=38×csc18010=123mm
V=n×3.14×d/（60×1000）=1.107m/s。故滿足撥禾需求。
3.2.2果穗輸送裝置
果穗輸送裝置偏配置在拖拉機(jī)右側(cè)，攪龍直接插入兩對(duì)摘輥中部，從摘輥上滑下的果穗經(jīng)攪龍輸送到刮板升運(yùn)器再至果穗箱。經(jīng)試驗(yàn)，鏈耙線速度取1.5米/秒為宜。
由于n=259r/min，z=11，t=31.75
d=t×csc180z=31.75×csc18011=112.7mm
V=n×3.14×d/(60×1000)=1.527 m/s。故滿足最宜輸送需求。
3.2.3攪龍參數(shù)的確定
攪龍直徑和螺距根據(jù)輸送的物料來量定，設(shè)機(jī)組的作業(yè)速度是1m/s，每畝玉米株數(shù)為3000～4000株，則每秒輸送果穗數(shù)6～8穗，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果穗運(yùn)動(dòng)時(shí)總是沿著攪龍的一側(cè)且呈斜立狀態(tài)，并非雜亂無章，占取空間并不大。同時(shí)還應(yīng)該保證果穗容易落入攪龍葉片空隙中，確定攪龍直徑為312mm，螺距為280mm。
攪龍轉(zhuǎn)速： n=60v/h （轉(zhuǎn)/分）（忽略果穗與葉片的打滑）
式中：v—果穗軸向運(yùn)動(dòng)速度，取0.6米/秒
h—螺距（米）
則攪龍實(shí)際轉(zhuǎn)速： n＝60×0.6/0.28＝128r/min。
玉米收獲時(shí)，對(duì)行十分重要，即機(jī)器作業(yè)時(shí)，必須使兩對(duì)摘輥的中間位置基本對(duì)準(zhǔn)玉米行進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)機(jī)器對(duì)準(zhǔn)玉米行前進(jìn)時(shí)，玉米秸稈在分禾器的引導(dǎo)下，被導(dǎo)入兩對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的摘輥中間，并被摘輥夾持住下拉和后移，由于玉米穗頭部分的直徑大于秸稈，被摘輥擠拉與秸稈分離，摘掉的玉米穗被撥禾鏈不斷向后上方撥動(dòng)，不至于從傾斜的摘輥前端落地，而每對(duì)摘輥都是內(nèi)低外高，使果穗離開摘輥，掉入傾斜輸送裝置并被輸送到果穗箱。玉米秸稈由機(jī)器后部的秸稈粉碎還田機(jī)粉碎還田，旋轉(zhuǎn)方向由后向前和由下向上，可完全撿起所有的秸稈，秸稈在高速旋轉(zhuǎn)的錘刀和設(shè)置在殼體內(nèi)側(cè)的定刀配合下被粉碎。從而一次性完成果穗摘取，輸送裝箱，秸稈粉碎還田等作業(yè)。
果穗箱集滿后，操縱液壓手柄，果穗箱將自動(dòng)向后傾斜（配置時(shí)將支撐果穗箱的懸架設(shè)在果穗箱重心之前），同時(shí)自開門機(jī)構(gòu)將門打開，果穗卸下。
3.3主要部件的功耗計(jì)算
玉米聯(lián)合收獲機(jī)總體功率分配：
1.機(jī)器行走功率N1
根據(jù)上海-50機(jī)型特點(diǎn)，機(jī)組在田間行走時(shí)要消耗一定功率約為5~6馬力，取為6馬力
2.刀輥摘穗功耗N2
據(jù)設(shè)計(jì)資料，收獲每行玉米所消耗的摘穗功率為2～4馬力，取3馬力。則本機(jī)收獲兩行玉米的摘穗功耗：N2=6馬力。
3.撥禾消耗功率N3
收獲機(jī)每個(gè)撥禾鏈消耗功率為1.5馬力，則兩個(gè)撥禾鏈消耗功率：N3=3馬力。
4.果穗輸送功耗N4
(1)刮板輸送器生產(chǎn)率
刮板輸送器生產(chǎn)率：Q=3600Bhv
其中：B—刮板寬度（m） 取B=0.28m
h—刮板高度（m） 取h=0.07m
v—刮板（鏈耙）的速度（m/s） 已知v=1.527m/s
ρ—輸送物料的容重（噸/立方米） 取ρ=0.45
—充滿系數(shù) 輸送谷物和雜余可取0.6~0.8 取 =0.7
— 傾斜系數(shù) 輸送裝置與水平夾角為30° 取 =0.58
故刮板輸送器生產(chǎn)率：Q=3600Bhv=3600X0.28X0.07X1.527X0.45X0.7X0.58=19.685
(2)刮板輸送器的功率消耗
刮板輸送器長(zhǎng)度選為4.2mm，高度選為300mm，寬度選為300mm卸料口長(zhǎng)度需滿足果穗可以卸掉，選取為380mm。輸送器槽體、隔板、焊接板的材料均為Q235鋼,厚度為4mm,傾斜角度為,故輸送高度H=2.1m,輸送器水平投影長(zhǎng)度L=3.64m,重力加速度g=9.8m/,刮板運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)W=1.3,得出輸送器的功率消耗為:
N==
據(jù)設(shè)計(jì)資料，收獲每行玉米所消耗的摘穗功率為1馬力，則本機(jī)收獲兩行玉米的果穗輸送功耗：N4=2馬力。
5.粉碎機(jī)功耗N5
粉碎機(jī)的功率通過農(nóng)機(jī)專業(yè)研究生做的試驗(yàn)可知，粉碎兩行物料的秸稈，粉碎機(jī)消耗的功率計(jì)算公式為：
n—刀輥轉(zhuǎn)速，n=1512轉(zhuǎn)/分；
B-工作幅寬，B=150cm；
-單位幅寬阻扭矩平均值。一般取0.07～0.1千克力×米/厘米左右，取=0.09。
則馬力
則整機(jī)工作部件消耗的總功率N為；
N=N1+N2+N3+N4+N5=6+6+3+2+28.5=45.5馬力
故能滿足工作功率要求，且有一部分功率儲(chǔ)備。
第4章 主要零部件的設(shè)計(jì)
4.1攪龍的設(shè)計(jì)
螺旋輸送器（也稱升運(yùn)攪龍）在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用得很廣，在谷物收獲機(jī)械上，用于輸送谷物、谷粒、雜余等。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且耐用，使用安全可靠并且轉(zhuǎn)速可以在很大范圍內(nèi)變化。但應(yīng)用螺旋輸送器也帶來易使輸送物破碎、消耗的功率多等缺點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)中攪龍的作用是將摘錕收獲的玉米穗收集起來輸送到刮板式輸送槽。該攪龍采用螺旋葉片式，有焊在軸上的螺旋葉片及外殼組成，攪龍工作面有一根垂直于軸的直元線一面繞軸等速回轉(zhuǎn)，一面沿軸等速移動(dòng)而形成的螺旋面。
機(jī)組作業(yè)速度是1米/秒，每畝玉米數(shù)為3000～4000株，則每秒輸送果穗數(shù)為6～8穗，由經(jīng)驗(yàn)確定攪龍螺距選為h=280mm，葉片直徑為D=280mm，中間軸有130mm的鋼管切割而成。
攪龍軸向轉(zhuǎn)速為m/s，滿足輸送要求。
4.2輸送槽的設(shè)計(jì)
刮板式輸送器在谷物收獲機(jī)械上主要用于輸送谷物（果穗和谷粒）和雜余。輸送器由固定在鏈條上的刮板、鏈輪、外殼和喂入部分等組成。
輸送槽采用刮板式輸送器，它主要用于輸送玉米穗，將物料沿傾斜30度的方向升運(yùn)，刮板式輸送器有帶雙翼的套筒滾子鏈，上面安裝有橡膠刮板，外殼以及中間隔板等組成。輸送果穗時(shí)果穗從下端的進(jìn)口由攪龍輸送器輸入，經(jīng)過回轉(zhuǎn)的上刮式刮板將物料刮送升運(yùn)，在外殼上段經(jīng)排料口卸出。
表4-1 玉米的一些有關(guān)參數(shù)
每畝玉米種植數(shù)
平均行距
株距
玉米高度
3000～4000株
600～650mm
300～350mm
1800～2500mm
結(jié)穗高度
玉米穗長(zhǎng)度
大端直徑
每株結(jié)穗個(gè)數(shù)
400～1200mm
不大于230mm
不大于65mm
1.5個(gè)
玉米直徑取100mm，長(zhǎng)度取250mm，因雙行收割，選取刮板寬度B=280mm，高度h=70mm，刮板間距大于物料尺寸約為（3～6）h，同時(shí)參考鏈條尺寸，刮板間距選為10倍的鏈節(jié)距即10×31.75=317.5mm，定取為317mm。刮板材料選為橡膠。
玉米畝株數(shù)為4000株，每株結(jié)穗1.5個(gè)，則每畝產(chǎn)玉米穗數(shù)為4000X1.5=6000穗/畝，既10穗/平方米，玉米收獲機(jī)與上海-50配套，以2檔作業(yè)（1米/秒），割幅為1.2米，則每秒鐘收獲的玉米穗數(shù)為1m/s×10穗/m2X1.2m=12穗/秒。
有統(tǒng)計(jì)資料：玉米穗長(zhǎng)度一般情況下不超過230mm，故輸送槽寬度設(shè)為300mm，高度設(shè)為300mm，玉米穗最大直徑不大于65mm，相鄰刮板間距定為317mm，則相鄰刮板輸送玉米穗數(shù)為3～4穗。
4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
（1）配用的鏈條：節(jié)距P=15.875
排距=18.11
滾子外經(jīng)=10.16mm
（2）分度圓直徑：mm
齒頂圓直徑：
=66.339+1.25X15.875-10.16
=76.08227576mm
齒根圓直徑：=d-=66.339-10.16=56.17956.18mm
分度圓玹齒高：=（0.625+）p-0.5
=(0.625+)X15.875-0.5X10.16
= 5.81885.82mm
齒側(cè)凸圓直徑：
取=46mm
（3）鏈輪內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬：=9.4mm
齒寬：0.95=0.95X9.4=8.93mm
倒角寬：（0.1～0.15）p=0.15X15.875
=2.381252.38mm
倒角半徑：p
齒側(cè)凸緣圓角半徑：0.04p=0.04X15.875=0.635mm0.64mm
4.4軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核
4.4.1軸的設(shè)計(jì)與校核
（1）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
軸承的選擇：因軸承安裝在薄壁鋼板中，同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用開封軸承廠生產(chǎn)的SAPF200軸承，其尺寸為dXDXB=25mmX52mmX31mm。
左右端SAPF軸承一端采用軸肩進(jìn)行軸向定位，另一端采用緊定螺釘進(jìn)行定位。由手冊(cè)上查得SAPF200軸承的定位軸肩高度為1.5mm。軸承端蓋的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求。
（2）取安裝鏈輪處的直徑是d=22mm，鏈輪用左端軸肩定位，鏈輪右端用軸端擋板進(jìn)行軸向定位。
（3）軸上零件的周向定位
鏈輪與軸的周向定位均采用鍵連接。鏈輪與軸的聯(lián)結(jié)選用普通C型平鍵為bxhxL=8x8x25（GB/T 1096-79）。
（4）確定軸上圓角和倒角尺寸
查表，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑R1.5。
根據(jù)該軸的工作情況分析，此軸主要受扭矩，彎矩很小，所以該軸的強(qiáng)度校核按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)該軸各個(gè)截面主要傳遞轉(zhuǎn)矩分析，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材，其強(qiáng)度為：
d≥39550000p0.2n【τT】=A03Pn
其中：C—軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，而45鋼的A0值取值范圍為：118～107
應(yīng)用上式求出的d值，一般作為該軸的最細(xì)處直徑。
則P=2.352kw n=259轉(zhuǎn)/分 A0=110
得d18.26mm
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱作用，將d值加大4%，
故1.04d=1.04X18.26=18.99mm
而該軸最細(xì)處為22mm，所以該軸得強(qiáng)度足夠滿足使用要求。
4.4.2軸承及鍵的校核
（1）軸承的校核
初步選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)7206C角接觸球軸承，其基本額定動(dòng)載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。
徑向當(dāng)量動(dòng)載荷
動(dòng)載荷為，查得，則有
滿足要求。
（2）鍵的校核
① 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為
② 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為
鍵的工作長(zhǎng)度
，合適
4.5出料斗設(shè)計(jì)
為了使裝卸粉條面團(tuán)更加方便，減少死角，采用圓筒形進(jìn)出料口。料斗均采用5mm冷軋鋼板焊接而成。
出料口由鋼板及扁鋼焊接而成，使用時(shí)將出料口焊在機(jī)殼上，其法蘭石與溜槽法蘭相連接，出料口的機(jī)殼應(yīng)按出料口的內(nèi)孔尺寸開孔。
圖4-2 出料斗
4.6機(jī)架設(shè)計(jì)
機(jī)架采用四角支架，支架采用4號(hào)等邊角鋼焊接而成，攪拌器與機(jī)架也通過焊接連接。
拖拉機(jī)機(jī)架是用來安裝和固定拖拉機(jī)上的機(jī)構(gòu)和部件的。故拖拉機(jī)對(duì)機(jī)架的要求為：拆卸方便，剛度要高，重量要輕。綜合上述條件因此本機(jī)架采用剛性焊接式機(jī)架。
結(jié) 論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)中所學(xué)知識(shí)的回顧，是對(duì)以往所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，鍛煉了我們的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識(shí)到生產(chǎn)實(shí)際的轉(zhuǎn)變。
玉米收獲機(jī)主要?jiǎng)?chuàng)新特點(diǎn)在于攪拌葉片的安裝方法，殼體兩端焊接蓋板，目的是為了在葉片損壞或軸斷裂時(shí)方便拆裝，減少工作量，有利于節(jié)省成本，有一定的經(jīng)濟(jì)性。
在這之前，雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識(shí)，但是還沒有機(jī)會(huì)來運(yùn)用和掌握這些東西。通過這次實(shí)踐，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過程都有了全面的了解，設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和提高，也使我對(duì)機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，更堅(jiān)定了我從事機(jī)械行業(yè)的信心。設(shè)計(jì)初期，我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)玉米收獲機(jī)有所了解，然后開始準(zhǔn)備我的開題報(bào)告、任務(wù)書和文獻(xiàn)綜述。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我也遇到了很多困難，經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來，開始畫圖等工作。設(shè)計(jì)期間得到了我的指導(dǎo)老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個(gè)角度來啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵(lì)和指導(dǎo)。通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我已基本按照設(shè)計(jì)要求完成玉米收獲機(jī)的設(shè)計(jì)，但是由于本人知識(shí)水平有限，又沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不足之處，敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴意見，以便及時(shí)糾正。當(dāng)然，我知道整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)還沒有結(jié)束，因?yàn)檫€需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能最終畫上句號(hào)。因此，我還需要繼續(xù)努力，認(rèn)真準(zhǔn)備答辯，仔細(xì)檢查我的論文，更好的完善，為我的大學(xué)畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。
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致 謝
四年大學(xué)生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育的一個(gè)重要的關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，能順利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)離不開各位老師和同學(xué)的幫助。
首先應(yīng)該感謝我的指導(dǎo)老師，在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，他工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我十分敬佩。此外，他對(duì)待學(xué)生和藹可親，不厭其煩的為學(xué)生解決設(shè)計(jì)中遇到的困難，指導(dǎo)我們?nèi)绾卫砬逅悸?，順利的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，給予我精心的指導(dǎo)與幫助，為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)付出了辛勤的勞動(dòng)，傾注了大量時(shí)間和精力。沒有老師的幫助就沒有今天的設(shè)計(jì)成果，在此向他表示誠摯的敬意和衷心的感謝。
通過這次設(shè)計(jì)使我意識(shí)到遇到問題首先應(yīng)該獨(dú)立思考問題并解決問題，同時(shí)在此過程中還讓我明白了一些做人的道理。在此表示真誠的感謝，同時(shí)也感謝在設(shè)計(jì)過程中幫助過我的老師和同學(xué)。
最后，感謝我的同窗好友，四年來我們朝夕相處，共同進(jìn)步，感謝你們?cè)诖髮W(xué)四年里給予我的所有關(guān)心和幫助。
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