毕业设计（论文）-青玉米秸秆收割切碎机的设计

河南工学院毕业设计 毕业设计论文题目：青玉米秸秆收割切碎机的设计图纸绘制院 部： 机械工程学院 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机制175班（实验） 学生姓名： XX 学 号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXX 2020年 4 月 25 日II摘要我国自从改革开放以来，畜牧业也跟着经济快速发展，从而畜牧业对饲料需求越来越大，传统饲料再不能远远满足现在畜牧业。同时我国种植着可以做为饲料原成青玉米，不仅种植面积大而且分布广，但收割和后续加工机械作业水平低下，需要大量人工去完成，从而不能优化畜牧业对饲料需求不足问题。毕业设计课题采用原苏联青玉米收割切碎机原有切割结构、输送传送结构、切碎抛送结构等一些主要结构，设计一台青玉米收割切碎机可以一次完成收割青玉米，切碎青玉米，回收青玉米等作业。课题设计青玉米收割切碎机，是针对小规模畜牧业对青玉米收割切碎机需求而设计，该机牵引方式是有农用拖拉机牵引，利用回转形式做切割器，切割方式靠棘齿刀绕着固定中心点做回转运动，可以把功率损耗降低，在提高劳动生产率方面上，可以适当提高刀轴转速，使棘齿刀和刀盘固定一体。为了好好让切碎青玉米做饲料，设计切碎长度为15mm,在切碎部分是采动刀和定刀相结合方式，在切碎过程避免作物与切刀之间滑动，切碎力更加省力和提高工作效率等前提下，动刀可设计为V型，定刀设计为长方形。关键词：饲料需求；机械收割；机械切碎；切碎长度全套图纸加扣 3346389411或3012250582AbstractSince Chinas reform and opening up, animal husbandry has also followed the rapid economic development, so that the animal husbandry demand for feed more and more, the traditional feed can no longer meet the current animal husbandry. At the same time, we planted green corn which can be used as the original cost of feed, not only the planting area is big and the distribution is wide, but the machine working level of harvesting and succeeding processing is low, it needs a lot of artificial to complete, thus can not optimize the animal husbandry to feed demand insufficiency question. This graduation project uses the former Soviet Union green corn harvesting and cutting machine original cutting structure, conveying transmission structure, cutting and throwing the structure and other major structures, design a green corn harvesting and cutting machine can be finished harvesting green corn, chopped green corn, recovery of green corn and other operations.The green corn harvesting and shredding machine designed in this project, is aimed at small-scale animal husbandry on the demand of green corn harvesting and cutting machine design, the tractor is the traction of agricultural tractors, the use of rotary as a cutter, cutting way by the ratchet knife around the fixed center point do rotary movement, can reduce the power consumption, In the improvement of labor productivity, the speed of the cutter shaft can be raised properly so that the ratchet knife and the knife plate are fixed together. In order to make the chopped green corn feed, the design of chopped length of 15mm, in the shredding part is the combination of the mining knife and the fixed knife, in the process of cutting to avoid the crop and cutting between the slide, the crushing force more effort and improve the efficiency of the premise, the movable knife can be designed as a V-shaped, fixed knife design for rectangular.Keywords: feed demand; mechanical harvesting; mechanical cutting; cutting length河南工学院毕业设计目 录摘要I绪论1第1章 总体设计方案51.1 制定设计方案51.2 制定结构51.3 工作原理61.4 重要部件选择81.5 圆盘式切割器和滚筒式切碎器设计91.6 碾压辊和喂入辊设计121.7 抛送器设计14第2章 部件设计计算152.1 功率预算152.2 预算切割器功率损耗152.3预算切碎器功率损耗152.4预算抛扬器功率损耗162.5预算传送带和碾压喂入装置功率损耗162.6预算总功率损耗16第3章 传动设计183.1 设计用V型传动184.2 确定锥齿轮传动设计213.3 确定滚子链传动28第4章 输入轴设计314.1 确定输入轴实际情况314.2 计算作用在带轮上力314.3 初步对输入轴最小直径设计324.4 输入轴结构334.5 输入轴上静载荷344.6 校核输入强度354.7 疲劳强度校核35第5章 铺助部件设计375.1 防尘装置设计375.2 外壳设计37结论38致谢40参考文献41河南工学院毕业设计绪论1、课题背景和意义在我国经济快速发展下，肉牛业和牛奶业也得到很大发展，牛奶业属于我国“菜篮子”工程，可以公认为省粮，高效率，经济新兴产业；同时肉牛业发展也是非常快速，不断向国民生活需求供应牛肉；抓住牛奶业和肉牛业发展机会部分农村可以说走上新小康生活。牛奶业和牛肉业快速发展下，对饲料需求越来越多，不可能用大量粮食作为饲料用粮，由于我国贮粮远比其他国家少。因此必须根据我国国情丰富粗饲料优势上，充分合理利用我国地方有多种饲料原材料。而常见青玉米，在我国是非常丰富且不能好好利用，如果用来做饲料原料再好不过了，因为青玉米饲料营养丰富，维生素含量多适口性好，容易消化，满足我国畜牧业冬春季饲料短缺时候营养需要，使奶牛，肉牛保持在较高营养水平，满足肉牛业和牛奶业平稳发展水平。从而使我国经济在牛奶，牛肉供应方面不受到影响，推广青玉米种植，可以带动畜牧业发展。我国种植玉米面积广阔，青玉米资源非常富有。青玉米含有较高营养价值，含有8%9%蛋白质，经过处理后，可以使蛋白质含量达12%以上，从而比普通麦草，稻杆蛋白质含量高几倍以上，非常适合做畜口（牛羊等）饲料。而现实生活中青玉米利用率非常低，相关报道大概在35%范围，还有许多青玉米在地遗弃或者燃烧，造成资源浪费和对空气污染，严重影响世人生活。青玉米收割切碎机诞生是提高青玉米饲料品质和发展畜牧业重要措施。 况且青玉米种植面积不断增加，加上我国畜牧业养殖户数目不断增加或者养殖规模不断变大。但是目前收获机不能很好地跟上市场步伐，不能满足畜牧业，更急需研究设计青玉青玉米收割切碎机，且我国青玉米收割切碎机性能相比对外国存在一定差距。所以研制新青玉米收割切碎机是急迫解决难题。我国青玉米收割切碎机相对先进国家而言是落后许多，严重地影响我国畜牧业发展，也影响到我国经济发展。加快提高我国青玉米收割制造技术水平和使用水平，根据我国实情研发适应我国畜牧业发展青玉米秸收割切碎设备，可以说保证我国畜牧业和产奶业稳定发展，加大对农村经济发展提供强劲后劲，也让我国经济稳定昌盛，不受到外国经济影响，符合走我国伟大“中国梦”经济战略方针。2、收获工艺2.1 现在收获方式现在先进收获方式是自走式青贮饲料收获机或者悬挂式青贮饲料收获机，以及牵挂式青贮饲料收获机在耕地间直接可以一次性地收割青玉米，切碎青玉米，收集切碎好物料，再由饲料运输车运输，由拖拉机压实，最后由人工封存。如下图1-1。图1-1先进收获方式2.2以前收获方式收获方式是过去机械化水平不高环境下，先用手工或者其他工具先将青玉米割倒在地里，然后由人力收集青玉米运到作业场地，再用固定青贮饲料切碎机进行切碎，接着用拖拉机压实，再由人力装车运到固定库房封存。如下图1-2。图1-2以前收获方式3、目前青贮饲料收获机发展现状我国改革开放以后，国民生活越来越好，膳食方面结构也不断变化，需求牛奶和牛肉也着增多，从而我国畜牧业快速发展，但是也要我国青贮饲料收获机技术水平不断提高和性能不断完善。但是目前还是依靠人工和半机械化方式作业，随着我国经济快速发展下，人工成不断增长和劳动力逐渐紧张，研发青贮饲料收获机是社会在进步选择。我国快速发展经济下，如果忽视把畜牧业和农业发展，严重地影响我国整体发展。想发展好畜牧业和农业，可以把畜牧业和农业放在一起并同发展，因为发展畜牧业基条件之一就是完全可以自己提供高质量饲料，来缓解畜牧业饲料问题，降低对单一粮食需求。虽然我国在不断努力下，也可以自行研发自己青玉米收割切碎机，但是还与外国技术有很大差距，目前外国收割技术不是那么单一对某种作物进行收割，都是针对常见青玉米，棉花青玉米等农作物设计一些收获机械，常见收获机有几种：青贮饲料收获机可以为自走式青贮饲料收获机和悬挂式青贮饲料收获机，以及牵挂式青贮饲料收获机，其中悬挂式青贮饲料收获机和牵挂式青贮饲料收获机是用拖拉机挂接方式。3.1 国外青贮饲料收获机发展现状美国、德国一些发达国家在青贮饲料收获方面，早在1930以后就开始研发青贮饲料收获机，利用大量专利技术研发自走式青贮饲料机，配有先进金属探视，智能控制和自动脱籽粒等一些先进技术。世界销售量最大青贮饲料收获机，应该是德国克拉斯公司生产830-900系列自走式青贮饲料收获机；以及克拉斯公司研发自走式JSGUAR系列青贮饲料收获机，设计独特，质量好，耗油低等一些比较好性能；纽荷兰公司生产FR系列青贮饲料收获机多型号，动力输出轴转速也可以分多种；还有美国翰迪尔公司7000i系列自走式青贮饲料收获机，配有中央润滑，自动磨刀，金属探视等先进功能。但还有另一层次产品，如产地来于俄罗斯KCK-100A型青贮饲料收获机，E-280型青贮饲料收获机产于原东德，挪威生产格兰MH9QS型单/双行青玉米收获机等；以上产品技术水平比较低，比较小配套动力，割台损失比较大，刀片容易损坏，工作性能不够可靠，但价格相对较低。3.2 国内青贮饲料收获机发展现状我国青贮饲料收获机历史是21世纪初从国外引进青贮饲料收获机开始，以前多数是直接买国外青贮饲料收获机来使用，到后来国家农业机械研究所从意大利相关农业机械公司引进单行或者双行青贮饲料收获机技术，不断研究人家技术再自己改善研发自己展品，但研发出来多数悬挂式青贮饲料收获机。悬挂式青贮收获机是比较我国现在需求，主要是其机器作业灵活，性能稳定，价格便宜。国内为了加强我国青贮饲料收获技术，引进一些国外先进收获机，比如来自意大利OTMA1100型以及2100型，还有葡萄牙AMG-300LD型收获机，以及具有单双性能巴西PECUSII9004系列。以上是在我国国内销售量蛮大，主要在价格上比较便宜，但是售后服务没有想象那么好。现在能代表我国自己生产青玉米收获机有燕北畜牧机械集团有限公司9QS-1300型青贮切碎机、还用比较有实力中国农业机械化科学研究院研发出一款PCC-60型青贮切碎机、黑龙江赵光机械厂和德国门格勒公司合作生产MB220型青饲料收获机、中国农机化科学研究院生产DNZ-2008型自走式青贮饲料收获机。还有只用于青玉米收获机机型：河北省研发4YZ-3青玉米联合收获机，莱州金圣农业机械研究所生产4Y-2卫星玉米割晒机等。目前国内青贮饲料收获机跟外国还存在一定差异，比如作业效率低，不能自动玉米籽粒破碎，割幅窄，留茬高，智能化程度低等 。从国外对比来来看国内性该优化CAN总线控制智能化、研发智能金属探视并在作业中会自动报警、切割刀应带有自动磨刀系统等待完善作业内容。4第1章 总体设计方案在收割青玉米作业时，收割速度快，还受地型影响，加上青玉米高度和青玉米湿度，以及青玉米种植密度等一些因素。所以设计青玉米收割切碎机，应该具有强度高，运转稳定，性能可靠等一些要求。更希望青玉米收割切碎机有较高经济性，耐用性，可靠性，安全性水平。1.1 制定设计方案青玉米收割切碎机可分为悬挂式，自走式和牵挂式三大类；而自走式青玉米秸杆收割切碎机在1996年以后就开始研发，由于我国在农业机械领域技术缺陷没有成熟产品；但简易悬挂式收割机和悬挂式切碎机应用比较多。课题设计青玉米收割切碎机设想采用简单是悬挂式，但其主要设计内容针对当前青玉米机械加工存在主要问题来进行研究，主要由传动装置、收割装置、切碎装置，抛送装置等组成。最后课题设计决定设计青玉米收割切碎机是在原有悬挂式青贮饲料收获碎机基础上，采用先进切割器和切碎器，提高现在工作效率，以达到减少人力劳动目；想设计出收割切碎机较小体积，课题中采用套筒结构；防止过载而损坏收割切碎机部件，在输出传动中采用带传动是最有效传动方式。1.2 制定结构设计青玉米收割切碎机结构如图2-1所示。可一次完成收割、碾压喂入、切碎和抛送等作业。它主要由悬挂机架，动力输入轴、V型调速轮、抛送装置、变速箱装置、切碎器装置、碾压辊入装置、传送带装置、液压油缸装置、切割器装置等组成。可以完成作业流程：切割器切割青玉米传送青玉米碾压喂入青玉米切碎青玉米抛送装置装车。图2-1结构图1.输入轴 2.带传动 3.齿轮箱 4.切碎刀 5.抛送叶片 6.传送带 7.割台1.3 工作原理课题毕业设计设计青玉米收割切碎机由拖拉机动力输出轴传入动力，通常称为牵引式侧置，经一对皮带轮将动力传给变速箱，变速箱再将动力传给碾压喂入辊、传送带以及切碎刀。液压马达带动切割刀做较大加速度和动能运动，可以将青玉米切断并打入机器中，进入机器后在传送带传递下送到碾压喂入辊，接着传送到切碎环节，切碎后最后沿着抛送筒被抛送叶片吹出机体并由运输车回收。工作细节如下图2-2，图2-3，图2-4。图2-2青玉米收割切碎机切割部分1. 传送带 2.切割定刀 3.切割动刀 4.切断青玉米 5.玉米植株行图2-3青玉米收割切碎机切碎部分1.切碎动刀 2.切碎定刀 3.喂入辊 4.切断青玉米图2-4青玉米收割切碎机抛送部分1.物料 2.抛送叶片 3.刀轴 4.带传动 5.轮子经过参考许多文献后， 设计基是采用以上工作原理，但是在课题向采用别抛送装置，不采用风机来作为抛送装置，采用另一种抛送装置，就是抛送叶片直接安装在刀轴上，以上图2-4是参考部分，具体抛送装置由下边抛送设计具体详细设计，抛送装置工作情况由装配图呈现。这次采用成层次式布局，让切割轴，切碎轴和传送带不在同一个平面上。这样层次式布局具备以下好处：（1）可以减去整个机器宽度，能节省原材料和成，还可以提高刚度；（2）在设计中避免堵住转动，引起短时间过载负荷可能使拖拉机熄火问题，解决方法是在输出轴向各轴传递动力采用V带传动方式；（3）充分合理用两侧空间，可以在割轴设计为两侧传动方式，完善拥挤问题； 为了随时方便更换和修复切碎刀，在设计中采用螺柱把切碎刀固定刀轴上，并就可以旋传一个角度，不是单单减少成和更换切碎刀次数，主要是避免切碎刀在作业中碰到坚硬物被损坏。1.4 重要部件选择 青玉米收割切碎机设计由牵引机架、动力输出轴、变速箱、传动轴、切割器、切碎器等组成。设计关键都放在青玉米切割器和青玉米切碎器上、以及碾压辊和喂入辊、还有抛送装置等比较重要部件。1.4.1 切割器选择 青玉米收割切碎机工作速度一般主要切割器起决于收割速度，切碎器上切碎速度和抛送器抛送速度来决定，首先收割速度已经却定了，后面碾压喂入速度应相应跟得上以保证该机器工作性能。在青玉米收割机农机应用中，常见切割器有往复切割器、砍刀式切割器和圆盘式割器这三种，它们优缺点如下面分析：（1）往复切割器优缺点:使用往复刀切割，切割比较省力，且切割留茬低，是现在普遍常见切割器；但也存在一点缺陷，比如在收割做业中比较迟钝不灵活，青玉米滑动较大，有一定不必要功率损失。（2）砍刀式切割器优缺点：是近十年新出切割器，是模拟人工斜砍方法，当作物被砍倒后，都是往前或者往后运动，然后做高速离心运动，需要比较好装配质量。（3）圆盘式割器优缺点：圆盘式器相比之下易制造，且价格比较便宜可以满足市场需求，从而使现在新式切割器，还具有轻小方便特点，使整机更加方便作业，；不过在喂入口容易赌塞，在一定前进速度下可以避免赌塞而不影响工作速度。 1.4.2 切碎器选择青玉米收割切碎机切碎性能好坏是由其该切碎器来决定。在农机应用中，通常有几种类型切碎器不外是锤爪式切碎器、盘刀式切碎器、销钉式切碎器和滚筒式切碎器，它们优缺点如下（1）锤爪式切碎器：在农机应用中主要用于切碎还田，不适合用于青饲料贮藏机型中应用，特别不能应用青玉米收割切碎机型，还有一缺点就是功率损耗大。（2）盘刀式切碎器：工作传动比较复杂，结构也相当不紧奏，加上刚度差缺点，侧挤推易变形，容易导致切碎不均匀使质量没有得到保证。（3）销钉式切碎器：主要缺点受温度影响，在作业过程中能量消耗急剧上升，从而不长时间有效工作。（4）滚筒式切碎器：是近年来新出切碎器，可以比较彻底切碎，把作物长度切碎想多断，适宜牛羊进食。还有结构相对其他切碎器比较紧凑，方便安装见多切碎刀。 综合以上青玉米收割切碎机切割器和青玉米切碎器特点，所以采用圆盘式切割器和滚筒式切碎器技术来设计青玉米收割切碎机 希望能满足实际生产要求，降低成，提高生产率，促进我国畜牧业发展。 1.5 圆盘式切割器和滚筒式切碎器设计 1.5.1 圆盘式切割器设计液压马达带动切割刀做较大加速度和动能运动，可以将青玉米切断并打入机器。切割器是起到保证有较好工作质量和稳定切割性能，不是简单地把青玉米割到，要保证留茬高度不能过高，还有不能产生漏割以及减少重复切割次数。所以圆盘切割器是设计中为关键部分之一，设计如下（1）圆盘式切割器切割速度设计：切割速度是指圆盘式切割器切割刀旋转线速度，一般情况下切割速度越高，越能体现切割性能稳定。过高切割速度不仅容易使零件在短时间内损坏，也可能把功率损耗加大，还会产生较大振动减短整机寿命。为了保证切割器切割质量从而得取个较好切割速度。一般切割速度取决于圆盘式切割器直径和转速。一般正常情况下圆盘式切割器刀盘直径在1001000mm之间,但是一般都是看实际情况来定，大多是取120500mm之间。根据设计青玉米收割切碎机收割台实际情况，取圆盘刀盘座直径140mm,圆盘刀盘直径为230mm，其中包过刀片伸长45mm。计算 v=nd601000 (1-1)式中：n圆盘刀片转速，取n=1364r/min； d圆盘刀片直径，d=230mm；算出 v=16.42m/s 切割速度一般在1535m/s之间，所以v=16.42m/s可以采用。（2）切割刀与水平夹角：切割器在切割过程中比较省可以适当增大切割刀和水平夹角。切割刀有一个向上角度，在切割过程中可以使青玉米向前或者向后运动，更好地把青玉米快速进入喂入口，但角度不适宜太大否则不能切割，且消耗功率越时增大。一般该角度都是在30 40之间，根据这次设计内容取角度为30。（3）切割刀确定：在设计中应该考虑切割刀耐用性能和刚度，切割刀材料采用T8MnA，及刀口要经过一定淬火和回火处理，让硬度达到6265HBC以上，从而保证刀口硬度，还淬火宽度应该占刀片宽度1/3，其他没有淬火部分硬度也应该高达38HBC以上。刃口磨锐度要求不在0.2mm以下。刀片厚度一般在36mm之间，设计取厚度4mm。根据许多实验数据表明，该设计切割刀合理，可以采用。除了切割器主要参数以外，实际切割过程中，刀片种类和刀片锋利度都会影响到切割质量。通过许多经验积累来看，一般把刀片设计为齿刃刀片，存在较大切割阻力，但安装使用方便，还不解决磨刀问题。设计样图如下图2-5：1-刀片 2-链接器 3-刀盘座图2-5圆盘切割器1.5.2 滚筒式切碎器设计切碎器是青玉米收割切碎机重要部件之一，其参数对整个青玉米收割切碎机工作性能由一定不可忽视影响。其中切碎器包过：刀座、动刀片、定刀片、动刀链接座组成。（1）切碎动刀夹角：动刀夹角是控制切碎青玉米长度，如果夹角过大，切碎效果比较差；如果夹角过小，可能消耗能量比较大。经过国内外经验，该夹角在30到60之间比较好，在设计中取夹角为45。（2）刀轮结构和刀片参数：一般长时间使用青玉米收割切碎机，切碎刀都会变不锋利，需要更换所以在设计中应该刀轮和刀片采用链接器链接。刀轮在普通情况下厚度是在815mm，在课题中采用刀轮厚度为12mm。直径为224mm钢板加工而成。刀轮是一个回转体，上面可以装有动刀片片数为6,3,2三种情况，在较高转速情况下，采用两片刀片来设计。在装配刀片时，应注意刀轮平衡问题，其刀轮不平衡度不能超过300g.cm，所以刀片重量差应在20克以内。刀片还是和切割刀采用一样材料T8MnA，刀刃角为27 ，刀口也一样淬火处理，淬火宽度为32mm，硬度要求在6265HBC之间，没有淬火部分硬度也要求不在38HBC以下，刃刀口磨锐厚度也切割刀一样不大于0.2mm。（3）切碎定刀：为了防止作物在切碎滑动，在设计动刀为V型后，可以设计定刀为长方体。还有就是要求动刀和定刀之间最小间隙称为切碎间隙，一般正常情况下，切碎间隙在0.51mm之间。（4）切碎长度：为了使切碎青玉米可以作为畜牧业和养殖业饲料，侧要求在切碎长度应该有一定限制，之前已经设计好切碎长度为15mm。一般计算切碎长度公式如下：L=vvm10000 （1-2）式中：v碾压喂入辊速度 n 刀轴转速 m 刀片片数设计如图2-6：图2-6切碎器1.连接装置 2.切碎动刀 3.刀轴1.6 碾压辊和喂入辊设计1.6.1 喂入辊设计在青玉米收割切碎机碾压辊和喂入辊作用是将在滚筒输送带送过来割断青玉米整理好、碾压并传送到切碎部分进行切碎。其实碾压辊和喂入辊这两部分，最主要是两喂入辊，其喂入效果影响切碎器切碎效果，侧设计喂入辊时应该多根据实际情况来设计。在农机应用中，一般情况下，两喂入辊之间间隙是不可无视，间隙太小不能提高青玉米收割切碎机工作效率；间隙太大，则传送青玉米效果比较差了些，也影响到切碎效果。一般设计两喂入辊之间间隙时，可以根据青玉米薄厚度来决定，但是在设计中是一个比较大难题，因为得整机调整是无法实现。还是采用比较常见表面为橡胶喂入辊，那样喂入表面有一定弹性可以喂入直径大小不一青玉米，喂入辊芯部分采用实心轴。但是设计两喂入辊直径最好取青玉米直径平均值，大概在815mm之间，在课题设计，取用10mm。喂入辊直径大小确定，一般直径过小话喂入效果有不如意，没有达到预期效果。还有喂入辊直径过大，不能准确地把割断好青玉米传递到切割区，最后还是影响切碎器切碎质量。在农产品加工机械与设备中，喂入辊直径一般100200之间，而课题设计针对实际情况，采取喂入辊直径为112mm。设计青玉米收割切碎机喂入辊最大难处是确定喂入辊线速度，因为喂入辊线速度和滚筒切碎器线速度、整个机器行走速度以及切割器切割速度应保值一定紧密性，从而保证机器工作性能。课题设计喂入辊为两个橡胶喂入辊，那样优点是可以保证顺利地把切割好青玉米喂入，再不会容易地向两边有倾斜倾向，同时很大程度上保证青玉米不会重新传递到切碎部分。设计结构如下图2-7：图2-7喂入辊1.6.2 碾压辊设计碾压辊顾名思义主要工作是对切割好青玉米进行碾压，其作用不是很大。碾压辊材料采用和喂入辊一样，表面也采用橡胶，碾压辊芯部分采用实心轴。还两碾压辊之间间隙在农产品加工机械与设备中，都是在15mm25mm之间，为了保证碾压效果，碾压辊间隙采用16mm。还有碾压辊结构也采用和喂入辊结构一样，那样可以保证碾压效果。总体喂入辊碾压辊设计来说，单单拿喂入辊或者碾压辊效果是比较低，但是把喂入辊碾压辊设计成对，那样设计可以把碾压辊和喂入辊效果进行叠加，在一定程度上，保证了碾压效果，也保证喂入辊顺利地把青玉米传递到切碎部分进行切碎。1.7 抛送器设计青玉米经过切碎部件切碎后，接着由青玉米收割上切碎抛送部件抛出。采用滚筒式切碎器青玉米收割切碎机常用抛送器有两种方案：一方案是直接设计成抛送叶片和滚筒式切碎器同放在切碎轴上，可以确保更切碎好物料，在一瞬间就可以由抛送器快速抛出，而且设计出滚筒轴上结构简单，但是不好就是在工作中消耗功率有点大：另一种方案是，在滚筒轴另一侧车采用设计一个风机，将切碎好物料由风机风扇扇吹出，就是在设计中要求设计风扇叶片直径有点大，以保证切碎好玉米能抛出，不利设计整机结构。在课题设计中，设计抛送装置是采用第一方案，在切碎轴安装抛送叶片，抛送叶片设计为高心时，那样保证了一定抛送距离。由实际情况设计出抛送叶片外端直径为300mm ,宽度大约为300mm，为增加抛送速度，设计抛送叶片为6片。实际样图如下图2-8。图2-8抛送装置42第2章 部件设计计算2.1 功率预算在机械设计中都是根据各部分功率损耗来决定总功率损耗，再次依据功率损耗大小选取配套马力。在设计中应预算切割器功率损耗、切碎器功率损耗、抛扬器功率损耗、传送带和碾压喂入装置功率损耗。2.2 预算切割器功率损耗一些科学记载切断一棵青玉米平均需要300N力，因为设计为两片切割刀同时一起对青玉米进行切割，所以用到计算切割力为600N。一般在冲量作用下，切割刀转速越大切割越容易，也越容易克服惯性，但是切割轴受到离心冲量也随着增大。在稳定机器性能，应该把切割转速限制在一定范围内，在农机记载中切割转速在1015m/s之间，切割质量比较好，采用切割转速为11m/s。P=FV=60011=6.6kw （2-1） 2.3预算切碎器功率损耗在农业学中可以知道玉米种植密度大小是直接影响到玉米产量因素之一，一般情况下玉米种植行距为50-70cm之间，株距在21-31cm之间，在次设计中采用行距为65cm和株距为40cm来计算，在一亩玉米地中可以种植2568株玉米。青玉米收割期在该青玉米乳熟器，那时青玉米含水最大，单株青玉米也最重。在农业学上记载青玉米单株重量在0.8kg-1.2kg，为了保证切碎轴寿命更长，所以采用单株重量为0.8kg。在1hm青玉米重量为：m =1525680.8=30816kg （2-2） 在农产品加工机械与设备中，记载着切碎1kg青玉米需要2500-5000J范围功，设计中可以采用2500J。青玉米收割切碎机每个小时生产率为0.8-3hm/h，为了保证整机性能稳定和较高生产率下，在设计中可以采用生产取0.8hm/h，所以切碎轴每个小时消耗功W=25000.8m =25000.830816 =61632000J （2-3） 则P=616320003600=17120w=17.12kw考虑工作中存在过载，在机械设计过载系数为1.01-1.3，可以取1.01故 P=17.121.01=17.30 （2-4）2.4预算抛扬器功率损耗现在以规定计算公式计算抛扬器消耗总功率，在农产品加工机械与设备数据N=0.4kw(T/h)为定，抛扬器功率损耗（Np）一般在5-8kw范围内，设计中可以取5.4kw。2.5预算传送带和碾压喂入装置功率损耗由于传送带和碾压装置动力输入设计放在一块，不能像正常情况下可以用常规计算方法来计算其功率损耗，根据农产品加工机械与设备一般传送带功率损耗和切割器消耗功率有一定关系，计算公式如下：P=p1式中：一般是工作效率0.960.98之间，现在取=0.96。 P=6.60.96=6.87kw （2-5）2.6预算总功率损耗目前，总功率消耗计算尚无公式来计算，根据农产品加工机械与设备，计算公式如下P=P+P0.97+Np0.97+ N0.980.960.97= 6.87+17.300.97+ 50.97 + 0.40.980.960.97=30.50kw （2-6）第3章 传动设计3.1 设计用V型传动3.1.1 计算工作时功率设计采用V型带传递拖拉机所输出功率，所以设计V型带应有足够强度来承受所传递动力。已知切碎部分，抛送部分和传送带部分需要大概消耗功率P2=30.50KW，然后再根据公式可以求出传递到皮带上功率（P），计算公式如下：P=P2式中：P传递带皮带上功率；齿轮传动效率；取1=0.97；角接触球轴承效率；取=0.99；P是各个部件消耗总功率；带入数据P= 30.500.970.992 =32.08KW （3-1）3.1.2 确定使用带型根据计算功率P，以及拖拉机给定转速n ,再由机械设计图8-11（普通V带选型图）选用C型带。3.1.3 基准直径d设计 根据机械设计中表8-7和表8-9，取小带轮基准直径d1=200mm，大带轮基准直径d2=id =1.06200=212mm。 3.1.4 计算小带轮线速度 按机械设计计算带轮带速公式（8-13）V= d1n1601000=2001520601000 =15.9m/s （3-2）在机械设计中，要求带速不能过低或者过高，一般在5m/sv30m/s范围以内,故设计带速是在合理之中。3.1.5 确定V带中心距和基准长度根据机械设计公式（8-20）计算如下：0.7（d1+d2）a2(d1 +d2)取中心距a0=550mm。由机械设计公式（8-22）计算相应基准长度Ld0 Ld2a0+(d +d )2+(d -d ) 4a0 (3-3) =2550+(200+212)2 +（200-212）4550=1747mm有机械设计表8-2（普通V带长度Ld）选定基准长度为Ld=1760mm。按机械设计公式（8-23）计算设计中实际情况中心距aa=a0+（Ld-Ld0）2 =550+（1760-1747）2 =550+6.5=556.5mm (3-4) 按机械设计公式8-24：a min=a-0.015Ld=530.1mm ：a ma=a+0.03Ld=660.3mm (3-5)所以中心距变化范围530.1mm660.3mm3.1.6 计算小带轮实际包角a1=180-dd2-dd1a57.5=178.6 (3-6)由于小带轮包角大于120，所以主动轮上包角符合机械设计要求。3.1.7 决定使用带根数计算单根V带额定功率Pr0由于n =1520r/min ，d 1=200mm查机械设计表8-4（单根普通V带基额定功率P。）得P0=8.13kw。又由n =1520r/min，i=1.06和C型带，查机械设计表8-5（单根普通V带额定功率增量P。）得P。=0.31kw。查机械设计表8-6（包角修正系数）得Ka=0.99。查机械设计表8-2（带修长系数）得Kl=0.85。Pr=(P0+P0)KaKl =(6.07 +0.16)0.990.85=7.10kwV带根数 Z= PPr = 32.087.10 =4.5 (3-7)取5根3.1.8 验算单带承受初拉力由机械设计表8-3（V带单位长度质量）得C型带单位长度质量q=0.300kg/m，所以 F0=5002.5-KaPKaZV+qv =5002.5-0.9932.080.99515.9+0.30015.9 =312.50N (3-8)3.1.9 压轴力确定Fp=2ZF0Sina2 =25312.50sina2=2687.71N (3-9)3.1.10 带轮设计具体结果选用普通5根C型带，带基准长度1760mm，带轮基准直径d=200mm，d=212mm，中心距控制在a=530.1mm660.3mm。单根带初拉力F。=312.50N。 小带轮设计：基准直径为200mm，带轮材料为HT200，轮槽、轮缘按机械设计手册要求设计，最后画图是参考GB/T13575.1-2008。 大带轮设计：大带轮基准直径为212mm,材料采用45钢，其中采用腹板式，轮槽轮缘尺寸应该和小带轮相同。3.2 确定锥齿轮传动设计假设设计青玉米收割切碎机预期工作寿命10年，每年工作120天左右，每天工作时间为8个小时。3.2.1 齿轮类型设计按课题设计中齿轮传动方案来动力传到切碎器和抛扬器，以保证切碎器和抛扬器稳定工作，所以应该设计一组直齿锥齿轮传动来带动切碎器和抛扬器转动。压力角取为20。3.2.2 确定齿轮精度等级青玉米收割切碎是一般工作机器，速度一般都是较低，由机械设计表10-6 (各类机器所用齿轮传动精度等级范围)，在课题设计采用选用7级精度。3.2.3 确定齿轮材料和齿数在材料选择方面上，可以跟机械设计表10-1（常用齿轮材料及其力学性能），小齿轮材料假设为40Gr(经过调质)，齿芯部份硬度要求高达280HBS以上，而大齿轮材料假设为45钢（经过调质），齿芯部硬度要求高达240HBS以上。设计齿轮齿数：可以设定小齿轮齿数为z=18，大齿轮齿数为z=uz=1.918=34.2，在机械设计中应要求z和z互为质数，所以z取35。3.2.4 根据接触疲劳强度来设计齿轮(1)由机械设计公式10-11，可以计算小齿轮通常分度圆直径dt32KtTd(1-0.5d)u(ZHZeH) (3-10)公式中各参数选取可以采用KHt=1.3。计算小齿轮在工作中应当承受转矩 T=9.551000000Pn1 (3-11)已知在切碎部件所需过载功率为P=17.30kw,抛扬器所需消耗功率P3=5.45kw。而计算平公式：P=p总 式中：P切碎器和抛扬器消耗功率； 角接触球轴承效率；取=0.99；所以 P=P总 =17.30+5.450.99 =22.75kw (3-12) T=9.551000000Pn =9.55100000022.751431 =151825.64N/mm根据机械设计表10-7（圆柱齿轮齿宽系数R）采用齿宽系数R=0.5。接着由机械设计图10-20（节点区域系数Zh）查得区域系数Z h=2.5。再由机械设计表10-5（弹性影响系数ZE）根据实际情况采用材料弹性影响系数时，取 Z e=189.8MPa 。计算接触疲劳许用应力H由机械设计图10-25d，按齿面硬度采用小锥齿轮接触疲劳强度极限为:HLim1=600MPa；而大锥齿轮接触疲劳强度极限应该比锥齿轮小，所以在设计中选取：HLim2=550MPa。由机械设计公式10-15计算锥形齿轮应力循环次数： N =60n jLh =601431（2812010）=1648512000 (3-13)N = N u = 16485120001.9=824256000 (3-14)根据机械设计图10-23选取锥齿轮相适应接触疲劳寿命系数KHN1=0.92,KHN2=0.95。根据机械设计取锥齿轮失效率为1%，也确定安全系数S=1，再由机械设计公式10-1算出H1=558MPa H2=525.5MPa一般正常情况下取两者中较小接触疲劳许用应力作为该齿轮副接触疲劳许用应力，所以取H=525.5MPa。小锥齿轮分度圆直径确定，最后算出dt=106.62mm（2）验算分度圆直径计算前准备，应该对实际载荷计算圆周速度v验算dm=dt (1-0.5r) =106.62（1-0.50.5）=79.96mm (3-15)v= dm1n1601000 =79.961431601000 =5.99m/s (3-16)计算当量齿轮齿宽系数 b=Rd tu+12 =0.579.9635182+12=42.92mm (3-17) d=bdm=42.9279.96=0.53 (3-18)试算实际载荷系数KH。根据机械设计表10-2(使用系数KA)采用使用系数为KA=1.75。根据v=5.99m/s,7级精度，再由机械设计图10-8采用动载系数为KV=1.08。根据直齿锥齿轮精度较低，可以采用齿间载荷分配系数为KH=1。根据机械设计表10-4由插值法方法查7级精度，小齿轮悬臂时，可以采用齿向载荷分布系数KH=1.203。所以得到实际载荷系数如下KH=KAKVKHKH =1.751.0811.203=2.27 (3-19)根据机械设计公式10-12，带入实际载荷系数，并计算小锥齿分度圆直径d= dt3KHKHt =106.6232.271.3=128.46mm (3-20)计算相适应小锥齿轮模数m= dz =128.4618=7.13 (3-21)3.2.5 根据齿根弯曲疲劳强度来设计锥形齿轮(1)根据机械设计公式10-27计算模数mt32KFtTR(1-0.5R)Zu+1(FasaF) (3-22)确定公式中参数试选KFt=1.3。根据公式计算(FasaF)。根据分锥角=arctan(1u)=arctan(1835)=27侧：=90-27=63计算得到当量齿数zv=zcos =18cos=20.20zv=zcos=35cos=77.26由机械设计图10-17（外齿轮齿形系数）查到齿形系数Fa1=2.65，Fa2=2.235。由机械设计图10-18（外齿轮应力修正系数）可以采用应力系数sa =1.65, sa =1.662。由机械设计图10-24（齿轮弯曲疲劳强度极限）查得到小齿轮弯曲疲劳强度极限采用FE1=500MPa；而大齿轮弯曲疲劳强度极限可以采用FE2=380MPa。由机械设计图10-22（弯曲疲劳寿命系数）采用弯曲疲劳寿命系数kFN1=0.82，KFE2=0.85。采用弯曲疲劳安全系数S=1.4，根据机械设计公式10-14得 【F】1=292.9MPa (3-23) 【F】2=230.7MPa FasaF=2.651.65292.9=0.0147 (3-24)FasaF = 2.2351.662230.7 =0.0174因为FasaF大于FasaF，所以取较大数FasaF=Fa2saF2 = 2.2351.662230.7 =0.0174再一次试算模数mt32KFtTR(1-0.5R)Zu+1(FasaF) =31.3151825.640.51-0.50.52181.9+1(FasaF)=2.60（2）试调锥形齿轮模数试算实际载荷系数如下计算齿轮圆周速度vd=mz =2.6018=46.83mm (3-25)dm=d(1-0.5R)=49.97(1-0.50.5) =35.12mm (3-26)vm=dm1n1601000 =35.121431601000=2.63m/s (3-27)齿轮齿宽b=Rdu2+12 =0.546.831.92+12=25.13mm (3-28)试算实际载荷系数KF根据v=2.63m/s,7级精度等级，再由机械设计图10-8查得动载系数Kv=1.12。由于直齿锥齿轮精度等级较低，可以采用齿间载荷分配系数KF=1。根据机械设计表10-4用插值法方法得到KH=1.30,KF=1.32。则可以计算载荷系数KF=KA Kv KFKF =1.751.121.1.32=2.58由机械设计公式10-13，用实际载荷系数计算齿轮模数m=mt3KFKFT=2.6032.581.3 =3.26mm (3-29)一般在机械设计中，正常实际情况下弯曲强度和载荷能力来决定着齿轮模数大小，另一方面齿面接触疲劳强度决定齿轮承载能力和齿轮直径有关。综合以上根据弯曲强度计算出来模数大小为3.26mm，设计中标准值取m=3.5mm。正常情况下按齿面接触疲劳强度来计算分度圆直径，再以分度圆直径值计算算出小齿轮齿数和大齿轮齿数。齿轮传动设计要求既满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度情况下算是符合，所以次齿轮传动在符合范围内。z=d1m = 128.463.5 =36.7一般取整数，所以z =37则大齿轮z =uz =1.937=69.7，为了保证齿数互为质数，所以z =693.2.6 计算齿轮几何尺寸确定分度圆直径