小型自走悬挂式往复割草机的设计毕业设计说明书.doc

目 录1 驱动方案论证31.1 几种典型驱动方案的简介与对比31.1.1 曲柄连杆机构31.1.1 摆环机构31.1.3 摆杆机构31.1.4 双配重轮机构41.2 驱动方案总体确定41.3 方案的结构和原理简介41.3.1 驱动部件41.3.2 驱动部件42 传动机构设计42.1 功率消耗52.2 拖拉机型号52.3 拖拉机转速62.4 皮带选型62.5 传动比确定63 传动方案的计算63.1 各轴的转速63.2 各轴输入功率63.3 各轴转矩63.4 V带及带轮计算63.5 V带安装94 轴的设计及其计算94.1 轴的最小直径计算94.2 各轴直径的选取94.3 轴一的校核105 曲柄的设计及计算125.1 曲柄的直径计算125.2 曲柄的力平衡126 机架主要尺寸设定136.1 机架的设计136.2 挂刀架的设计146.3 倾斜提升机构设计157. 结论16参考文献17谢 辞18 小型自走悬挂式往复割草机的设计 摘要：大力发展畜牧机械化是我国现代畜牧业发展的必要条件，只有实现机械化，才能真正提高畜牧业的水平，畜牧业的产出增加，牧民的收入提高，生活水平才得以改善。在畜牧业中牧草的种植，收割，存储等技术都需要改进，农牧民急需适用性能可靠的，价格适中的机械设备，代替手工操作，提高效益，增加收入。在牧草切割机技术方面，割草机的种类少，构造复杂，维修使用不方便，价格高，基于此本文进行了后悬挂往复式牧草收割机的设计及分析。其次经过讨论筛选确定了收割机的基本结构，后悬挂往复式割草机，由国产小型拖拉机后侧悬挂带动行进并输出动力，采用偏置式曲柄连杆机构，带动切割。提升倾斜机构采用传统的液压提升。关键词：割草机；后悬挂；曲柄连杆前言我们国家改革开放以来，国民生活水平显著提高，生活质量得到改善，这都归功于经济建设的发展。经济建设的不断加快促使农业产业化结构调整，草原畜牧业随之突显为主体，在农业经济中所占的比重越来越大。我国牧草资源丰富，是巨大的天然宝藏，据统计，我国共有各类天然草二十多种，有33亿亩草地，10亿亩草山坡地。占国土面积的41.7%，仅次于澳大利亚，居世界第二位，同时也是秸秆资源最为丰富的国家之一，可生产大量的饲草，饲草作为发展畜牧业的物质基础，成为畜牧业发展规模和速度的决定因素。1 驱动方案论证1.1 几种典型驱动方案的简介与对比 a b c d图1-1 驱动方案简图a：曲柄连杆机构；b：摆环机构；c：摆杆机构；d：双配重轮机构1.1.1 曲柄连杆机构连杆与刀杆头采用球铰链，同时在连杆增加以相同意义上的回转副，使他能适应由于护刃器在水平方向的变形、地形的起伏、调节切割器的俯仰等原因而引起的割刀位置和方向上的变动。该机常用于普通牵引式割草机以及侧悬挂或后悬挂割草机。1.1.1 摆环机构摆环机构直接安装在切割器的內滑脚上，由拖拉机动力输出轴痛过带轮传动，形成无连杆驱动。它具有直接驱动的优点，并且结构紧凑，便于加平衡块实现全平衡。在割草机中使用日益广泛。1.1.3 摆杆机构由曲柄和两摆杆组成，摆杆之一的端部配有重锤，另一摆杆与刀杆头相连，刀杆头由弹簧片与割刀固定，两摆杆的摆动相差180度，以便进行平衡。这种机构在平衡后尚剩下一周期性变化的力矩未能平衡。1.1.4 双配重轮机构由安装在內滑脚的一对对转的平衡配重轮和两个短连杆组成。两平衡重的垂直分力相互抵消，而水平分力可以近似的全平衡割刀往复惯性力，无不平衡力矩。它采用在国外进行全平衡的现代割草机。1.2 驱动方案总体确定根据所要求的后悬挂往复式割草机的性能、割草机对应的人群所能承受的经济能力及分析四种典型驱动方案造价后，决定采用常见的曲柄连杆机构，因为其造价便宜，容易拆卸维修，以至于割草机整机的生产成本就会降低，而且现阶段曲柄连杆跟我所学过的知识比较吻合，故选取曲柄连杆方案。1.3 方案的结构和原理简介方案采用皮带轮传动，利用拖拉机动力输出轴作动力源，以曲柄连杆机构带动割刀作往复直线运动，从而完成牧草切割。当切割器工作过载时，皮带将打滑，以保证零件不受损坏。图1-2 曲柄结构简图1.3.1 驱动部件方案中以拖拉机输出轴为动力源，带动大带轮，大带轮带动小带轮以至于提高速度。1.3.2 驱动部件拖拉机动力由带轮提速后，传给曲柄，曲柄上有偏置的连杆，连杆与刀杆头铰链，由此带动割刀做一定距离内做往复运动。 2 传动机构设计根据割刀割副B：1m前进速度V0：2.22.7m/s,确定了传动方案。图2-1 传动结构1：拖拉机输出轴；2：带轮；3：曲柄机构；4：连杆机构；5：切割器2.1 功率消耗割草机消耗的功率主要分为四种：P1 割草功率P2 提升切割器的功率P3 拖动切割器功率P4 割草机滚动功率查表得：割草机的割草功率提升切割器功率拖动切割器功率割草机滚动功率总功率2.2 拖拉机型号根据功率及成本选择国产时风拖拉机SF-250，功率为16.1KW，输出轴转速为。2.3 拖拉机转速割刀的速度为2.286m/s曲柄的转速为900r/min查表得此型号的拖拉机转速为540r/min2.4 皮带选型根据拖拉机的型号功率，选择用V带。2.5 传动比确定传动比小于5，合适3 传动方案的计算3.1 各轴的转速3.2 各轴输入功率查表得万向联轴器传动效率：0.99深沟球轴承传动效率：0.98带轮传动效率：0.943.3 各轴转矩拖拉机输出轴转矩轴一转矩轴二转矩3.4 V带及带轮计算查表得工况系数（P为拖拉机输出轴功率）根据查手册得V带的型号为C型。根据和功率查手册得小带轮直径为大带轮直径，符合传动要求。带速，带速符合要求。根据（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）确定中心距，初定中心距为400mm所需基准长度实际中心距小带轮包角，包角符合要求。查表得V带根数为3根。单根V带预紧力是包角修正系数，查表3.1-12得C型修正系数0.95是V带的线质量，查表3.1-13得C型V带质量0.33作用在轴上的轴压力序号计算项目符号单位参数选定1设计功率2选定带型3传动比4小带轮直径5大带轮直径6带速7初定轴间距8所需基准长度9实际轴间距10小带轮包角11V带根数12单根V带的预紧力13作用的轴向力表3-1 带轮设计计算3.5 V带安装图3-1 带轮的安装带轮安装在轴上，轴由轴承底座固定在机架上，因为包角大小合适，所以不需要张紧轮。4 轴的设计及其计算4.1 轴的最小直径计算选取轴的材料为40，调质处理。由手册查表得，取轴一：，轴一最小直径为：轴二：，轴一的最小直径为：4.2 各轴直径的选取轴一最小直径为，因为轴一有键槽等技术要求，选取最小直径为。轴二最小直径为，因为轴二有键槽等技术要求，选取最小直径为。4.3 轴一的校核图4-1 轴一的设计图图4-2 轴一受力及弯矩分析图查手册得：V带轮对轴的径向力，转矩，因为其右侧连有万向联轴器，；竖直方向F为0：B点M为0：得到，水平方向F为0：B点M为0：得到，C截面左侧竖直方向水平方向其合成弯矩为C截面右侧竖直方向水平方向其合成弯矩为B截面左侧竖直方向水平方向B截面右侧竖直方向水平方向危险截面在B截面右侧。5 曲柄的设计及计算5.1 曲柄的直径计算查资料得，r=37.6（mm）式中为连杆长，e为偏心距，s为割刀行程。5.2 曲柄的力平衡往复式切割器的割刀有往复惯性力，特别对高速作业的机器（如割草机），由于曲柄转速高，惯性力颇大（每米割刀惯性力达60-80公斤），使机器产生剧烈振动而影响零部件的实用寿命和工作质量。为此对割刀的惯性力进行平衡。其平衡方法有部分平衡法及全平衡法两种。一般而言，部分平衡法适用于一般的割草机。故对此割草机我们采用部分平衡法。图5-1 曲柄部分力平衡如图5-1，在曲柄的对面增设配重，利用配重的离心惯性力来平衡割刀的一部分往复惯性力。该平衡的理论计算是一种近似计算法。其理论的基础是假设连杆的1/3部分同销做圆周运动，2/3部分同割刀做往复运动。在水平方向上惯性力平衡方程式该公式中割刀与2/3连杆部分的往复惯性力，为割刀的质量，取，为连杆的质量，取，为曲柄半径，为曲柄的角速度，为曲柄转角。为连杆部分的离心惯性力，为加配种后曲柄盘所产生的离心惯性力，为曲柄盘的质量，取。为曲柄盘重心的旋转半径，取代入上式得上式简化后可得即往复惯性力平衡成都为0.18平衡后在垂直方向引起最大平衡惯性力为故只需要在连杆部分消减34KG即可。6 机架主要尺寸设定6.1 机架的设计因为机架要承重，故选取的方钢，便于承重与焊合。如图6-1图6-1又根据大带轮与小带路的轴距，我选取的方钢焊合。如图6-2 图6-2割草机为后悬挂，故需要挂杆，机架完整结构如图6-3 图6-36.2 挂刀架的设计挂刀架部分一边与机架相连，一边与割刀相连，该部分结构如图6-4图6-4与割刀相连结构如图6-5 图6-5 6.3 倾斜提升机构设计倾斜提升机构采用传统的提升机构，用液压缸来控制割刀的提升，具体设计如图6-6图6-67. 结论经过几个月跟同学的一起设计，我学到了很多割草机的知识，我们的总装图如图7-1。图7-1参考文献1张龙.机械设计课程设计手册M.北京.国防工业出版社.2006.52濮良贵,纪名刚.机械设计.第八版M.西北工业大学.高等教育出版社.20063成大先.机械设计手册.单行本/机械传动S.北京.化学工业出版社.2004.14东北农学院.畜牧业机械化M.北京.中国农业出版社.1981.15蒋恩臣.畜牧业机械化.M.北京.中国农业出版社.2005.16王天麟.畜牧机械M.北京.农业出版社.19887饶应昌.配合饲料技术M.北京.科学技术文献出版社.19878Karinakar,S;Basak,S.Agrieultural MeehaniZation Seenario in Darjeeling Distriet of wes Bengal.ENVIRONMENTANDECOLOGY.01-Jan-2002;谢 辞通过这次毕业设计，我很有很大的收获，使我系统的复习了大学的各个专业课程，不仅再次学习与应用了绘图软件UG，学会使用工具书，而且培养了综合运用知识的能力。完成这篇毕业设计，我要感谢我的导师郭老师对我的教导与提点，也要感谢班主任王老师对我的关心与帮助。是老师给我打下了比较坚实的基础，当我遇到难题时，我的导师引导我不断学习，不断进步，扫去一个个障碍。才使得我能在设计中更好、更迅速地汲取知识，同时感谢我所有的老师和同学对我的教导与帮助，感谢学校为我提供了良好的学习、实践环境。在设计的过程中，我对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习、工作过程中我们会更加努力和团结。毕业设计给我留下的不只是一项设计，更多的是我从中学到的知识和经验，最实际的一个价值就是：为我将来找工作有了一个重要的砝码。在我今后的工作，学习中，我都会不断的利用到这次毕业设计所获得的知识，更加的完善自己，超越自己，让自己的生活大放光彩。18