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學(xué)生自查表
(中期教學(xué)檢查用)
學(xué)生姓名
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班級
指導(dǎo)教師
姓 名
職 稱
課題名稱
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的設(shè)計(jì)與研發(fā)
個人精力
實(shí)際投入
日平均工作時間
6小時
周平均工作時間
30小時
迄今缺席天數(shù)
0天
出勤率%
100%
指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù)
3~4次
每周指導(dǎo)時間（小時）
6~8小時
備注
隨時答疑
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度（完成）內(nèi)容及
比重
已完成主要內(nèi)容
%
待完成主要內(nèi)容
%
1.接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；
2.收集相關(guān)資料、數(shù)據(jù)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)開題做準(zhǔn)備；
3.完成與課題相關(guān)的外文翻譯；
4. 完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)；
5. 完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
6.中期自查表。
50%
1.熟練應(yīng)用CAD軟件繪制零件圖和裝配圖。
2.完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
3.整理并完成畢業(yè)論文。
50%
存在問題
1.相關(guān)資料與數(shù)據(jù)的收集不夠，需要查找更多的資料。
2.對AutoCAD軟件功能應(yīng)用還不夠深入，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。
3.對農(nóng)用機(jī)械的特殊化結(jié)構(gòu)處理不到位，需要研究掌握。
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
車輛系統(tǒng)動力學(xué)
第50卷，副刊，2012,277～289
安裝不同類型轉(zhuǎn)向架有軌電車的動態(tài)特性
Teresa Kuba 和Peter Lugner
維也納科技大學(xué)力學(xué)與機(jī)械電子學(xué)研究所：車輛系統(tǒng)動力學(xué)和生物力學(xué)，Wiedner Hauptstrasse 8-10,1040 Vienna Austria
(2011.10,24接收，截止到2012.2.5)
由于其有利于乘客和系統(tǒng)運(yùn)營商的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)代有軌電車都按低地板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造。關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)整列列車低地板結(jié)構(gòu)有不同的結(jié)構(gòu)方案：一種是在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)中用獨(dú)立車輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)輪對。本次研究中，在整列列車安裝獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架和安裝輪對轉(zhuǎn)向架的典型動態(tài)特性通過使用多體仿真模型方法展現(xiàn)出來。因此，本文對帶有不同入口布置的曲線軌道仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果并沒有給出一個是支持或反對這些軌道設(shè)計(jì)的明確結(jié)論，但它對安裝不同類型轉(zhuǎn)向架的有軌電車的動態(tài)特性有了更深刻的了解。
關(guān)鍵詞：有軌電車；獨(dú)立車輪；輪對；不同速度下的曲線特性。
1. 引言
城市化不斷擴(kuò)大、環(huán)保意識增高和人口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的變化這些僅僅是把當(dāng)?shù)毓步煌ㄗ優(yōu)槿藗冴P(guān)注焦點(diǎn)的其中一些因素。由于有軌電車不產(chǎn)生廢氣，與公共交通相比可以運(yùn)送更多乘客，且更被乘客所接受，因此有軌電車尤其在人口超過100000的城市中扮演著重要角色。
現(xiàn)代有軌電車必須滿足大量要求，例如可靠性、準(zhǔn)時性、舒適性和安全性。為了鼓勵更多的人乘坐有軌電車和方便乘客使用，一個低地板入口或低地板結(jié)構(gòu)有軌電車只是這些要求的一部分。
出于各種理由，乘客和系統(tǒng)運(yùn)營商更喜歡低地板結(jié)構(gòu)有軌電車。由于活動不便的乘客也能方便上下車和攜帶嬰兒車或沉重行李不再是累贅,所以有軌電車采用側(cè)面低地板入口結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)運(yùn)營商甚至可以從簡化乘客使用而受益，這是因?yàn)闇p少乘客換乘次數(shù)使整體操作時間更短。
制造商已經(jīng)嘗試通過建造低地板結(jié)構(gòu)有軌電車來滿足這些需要（e.g.[2]）。結(jié)果往往會出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)，即一個主要任務(wù)就是轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)。一個在整個列車長度上實(shí)現(xiàn)低地板結(jié)構(gòu)的方法是使用獨(dú)立車輪。因此，車輪分別安裝在轉(zhuǎn)向架上而且速度也是解耦的（e.g.[3,4]）。另一種方法是通過齒輪連接兩個車輪，這樣保證車輪速度相同，就像輪對在工作一樣。典型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)是建立在帶有同步軸的輪對（e.g.[5]）上，底板水平面通常取決于輪對軸的內(nèi)置高度和車輪直徑。這就導(dǎo)致車體在坡道上使用所有技術(shù)手段。這些轉(zhuǎn)向架的動態(tài)特性是不相同的，通過Frank對輪對和輪組進(jìn)行一些限制性假設(shè)，對這些底部驅(qū)動設(shè)計(jì)的理論比較已經(jīng)進(jìn)行了。大量轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)可能從那些不同輪子或輪對懸掛系統(tǒng)類型中產(chǎn)生，而這個原則已在Schinder[7]早期研究中闡釋過。
本文的目的是檢測安裝不同類型轉(zhuǎn)向架有軌電車的動態(tài)特性。因此，通過使用多體仿真軟件對獨(dú)立車輪和傳統(tǒng)輪對兩種轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)彎時的影響進(jìn)行了分析比較。由于轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的特點(diǎn)可能在軌道曲率改變的線路上觀察到，因此在兩種不同曲線設(shè)計(jì)的入口和出口進(jìn)行了檢測。
2.模型說明
多體仿真軟件SIMPACK通過考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特征，用來模擬兩種不同類型轉(zhuǎn)向架或整列有軌電車。利用鐵路車輛高度非線性輪對接觸的模型是非常必要的。把接觸物體之間的非線性接觸看做一個力元素，在SIMPACK有一個可用的輪軌模塊。這個力元素產(chǎn)生蠕變力，蠕變力是通過接觸物體的位置以及它們的速度和相對速度計(jì)算得來的。簡化的Kalker非線性理論（FASTSIM算法[9]）就是用來計(jì)算接觸力的。
在研究中摩擦系數(shù)一般取μ=0．4，它表示一個理想、干燥的S1002-UIC60剖面配合的輪軌接觸。盡管這種剖面配合主要應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路，很少用于有軌電車，但由于理想的配合類型還是被采用。進(jìn)一步理想化可以認(rèn)為沒有鐵路。
研究的基礎(chǔ)是一整列有軌列車，如圖一所示。把五個車體模擬成剛體，車輛連接裝置由一個較低帶有附加旋轉(zhuǎn)阻尼器的球形接頭和一個橫向彈性元件組成。第二和第三節(jié)車體上面的連接被牽引桿取代。車輛連接裝置和車體都是根據(jù)裝有輪對的有軌電車的已知數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而來的。為了允許對兩種轉(zhuǎn)向架進(jìn)行比較，車輛的五個車體和車輛連接裝置保持不變，轉(zhuǎn)向架安裝獨(dú)立車輪或輪對。
圖一 帶有三個轉(zhuǎn)向架的待檢有軌電車(安裝獨(dú)立車輪)
（a）
（b）
圖二 安裝獨(dú)立車輪（a）和輪對（b）轉(zhuǎn)向架詳細(xì)視圖
圖二展示出安裝有獨(dú)立車輪（a）和輪對（b）動力轉(zhuǎn)向架的詳細(xì)視圖以及前面輪組和前面輪對的拓?fù)鋱D，而且它們也分別用在SIMPACK軟件中。
3 研究條件
研究包括一段半徑50米向右的曲線軌道（圖三）。該曲線設(shè)計(jì)包括從曲線到直線部分的回旋過渡曲線，由于進(jìn)入曲線入口的特性和軌道設(shè)計(jì)的影響同時發(fā)生，所以帶有不同過渡曲線長度的軌道都經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，例如35m的和用于有軌電車不設(shè)過渡曲線的軌道。軌道本身是標(biāo)準(zhǔn)軌距（1435mm）并沒有超高和軌道變寬。為了顯示電車整體性能，對三個操作狀態(tài)進(jìn)行了檢測：
1.運(yùn)行速度v=7m/s，這將在曲線上產(chǎn)生最大側(cè)向加速度ay=1m/s2，而這是安全極限。
2.較高速度v=11.2m/s運(yùn)行，在轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生側(cè)向加速度ay=2.5m/s2，這已經(jīng)超出電車正常運(yùn)行范圍，但它允許研究脫軌安全性能和磨損。
3.電車走形速度v=2.2m/s，在轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生ay=0.1m/s2的側(cè)向加速度。
4. 研究結(jié)果
為了證明轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，軌道橫向位置、導(dǎo)向力、脫軌系數(shù)和摩擦功率作為電車選型轉(zhuǎn)向架的性能指標(biāo)進(jìn)行了比較。
此外，安有獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架和安有輪對轉(zhuǎn)向架比較結(jié)果顯示前外側(cè)和后內(nèi)側(cè)的獨(dú)立車輪存在較大的橫向偏差。這個結(jié)果是由車輪導(dǎo)向的橫向彈性元件產(chǎn)生的。另外，轉(zhuǎn)向架進(jìn)入中
圖三 帶有35m過渡曲線的待檢軌道設(shè)計(jì)
心位置時，它們的恢復(fù)特性是不同的。安有輪對的轉(zhuǎn)向架表現(xiàn)出快速衰減的正弦運(yùn)動，而安有獨(dú)立車輪的轉(zhuǎn)向架則表現(xiàn)出緩慢的單向重復(fù)特性。
每個轉(zhuǎn)向架也受到其它轉(zhuǎn)向架在曲線入口和出口時車輛連接裝置的影響，而且，安裝獨(dú)立車輪的轉(zhuǎn)向架更被它們的相互影響所干擾。
在曲線入口無過渡曲線和附有35m長過渡曲線兩種情況中，在曲線內(nèi)的穩(wěn)態(tài)值沒有什么不同。然而，安有輪對的轉(zhuǎn)向架第一外輪的導(dǎo)向力遠(yuǎn)勝過安有獨(dú)立車輪的。每個轉(zhuǎn)向架都沒有得到充分的擴(kuò)展，但由于牽引獨(dú)立車輪的軸箱拉桿的橫向靈活性，它可以更好地適應(yīng)曲線半徑的變化。
此外，對看作是磨耗指數(shù)的摩擦功率也進(jìn)行了研究。摩擦功率是通過在局部接觸坐標(biāo)系里蠕變力和蠕變速度相乘計(jì)算得來的[5],圖9分別描述了電車以恒定速度7m/s通過曲線時，第二轉(zhuǎn)向架第一輪對或輪組的摩擦功率，這是一拖車轉(zhuǎn)向架。之前討論過的影響現(xiàn)在同樣可以觀察到：與設(shè)有一個平緩過渡曲線相比，前外車輪在沒有過渡曲線的入口處出現(xiàn)一個峰值。
縱向位置
圖九 在0m過渡曲線（上面）和35m過渡曲線（下面）軌道上，電車第二轉(zhuǎn)向架第一輪組和輪對的摩擦功率。
正如預(yù)期那樣，脫軌系數(shù)隨著速度和橫向加速度的增大而不斷變大。由于曲率的突然改變，無過渡曲線的曲線軌道比有過渡曲線的曲線軌道有著更高的脫軌系數(shù)。在速度11.2m/s時,裝有輪對的轉(zhuǎn)向架的Y/Q值在1.2上，因此有脫軌的危險。
5. 結(jié)論
在本次研究中，對裝有獨(dú)立車輪和輪對的兩種轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，而這些讓我們掌握了它們的動態(tài)特性以及深入了解它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。比較是在假設(shè)輪軌采用S1002—UIC60配合及摩擦程度不變的情況下進(jìn)行的。盡管所顯示的結(jié)果也分別被電車的輪對和轉(zhuǎn)向架所采用，但這些特點(diǎn)也可以擴(kuò)展到列車所有的轉(zhuǎn)向架上。裝有獨(dú)立車輪的轉(zhuǎn)向架對干擾非常敏感和隨后表現(xiàn)出一個緩慢復(fù)位過程，然而裝有輪對的轉(zhuǎn)向架也面對著較大導(dǎo)向力和摩擦功率的問題。
此外，也對在曲線入口和出口處軌道設(shè)計(jì)的定量影響進(jìn)行了觀測。正如預(yù)期,兩種轉(zhuǎn)向架進(jìn)入曲線時，沒有過渡曲線的軌道有較高的脫軌系數(shù)和作用在軌道上的力。但是無過渡曲線的軌道比有過渡曲線的要短，在整個運(yùn)行過程中也表現(xiàn)出更少的輪軌摩擦能量損失。帶有過渡曲線的軌道設(shè)計(jì)有較小的脫軌系數(shù)和在側(cè)向位置時較低的離心力，但由于軌道長度也存在較大的摩擦能量損失。
同時也存在影響電車轉(zhuǎn)向架動態(tài)特性的其他因素。位于車輛連接裝置的改良潛力和參數(shù)對轉(zhuǎn)向架的影響還沒有進(jìn)行研究，以及當(dāng)代替理想軌道而使用不規(guī)則軌道時動態(tài)特性發(fā)生的變化。
在實(shí)踐中，所有上述標(biāo)準(zhǔn)都會對轉(zhuǎn)向架概念設(shè)計(jì)產(chǎn)生一個非常復(fù)雜的過程，而且電車的調(diào)整也影響制造工藝。
6. 參考文獻(xiàn)
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[11] DIN EN 14363，Bahnanwendungen-Fahrtechnische Prüfung für die fahrtechnische Zulassung von Eisenbahn-fahrzeugen-Prüfung des Fahrverhaltens und station?re Versuche，Deutsches Institut für Normung，Berlin，2005.
11
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的設(shè)計(jì)與研發(fā)
學(xué)科、專業(yè)：
學(xué) 號：
作 者 姓 名：
指 導(dǎo) 老 師：
摘 要
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各類大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)在大面積作業(yè)的場合下普遍使用，但在山地和小面積的工況，大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械就顯得力不從心。為滿足此類要求，本文提出了一種人力割麥機(jī)的設(shè)計(jì)思路。
設(shè)計(jì)方案涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械收割機(jī)，通過對比研發(fā)，綜合考慮傳動效率、結(jié)構(gòu)外觀設(shè)計(jì)、收割方式與加工成本，確定最優(yōu)化的方案。首先對小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵組成機(jī)構(gòu)做了具體設(shè)計(jì)與理論研究，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的七大組件，分別為：手把、機(jī)架、行走輪、刀盤、傳動齒輪組件、換向機(jī)構(gòu)和分麥機(jī)構(gòu)。把手中間可折疊，折疊后收割機(jī)整體尺寸會變小，方便包裝、運(yùn)輸與放置。機(jī)架設(shè)計(jì)主要考慮機(jī)器整體結(jié)構(gòu)的合理與輕便，所以結(jié)構(gòu)尺寸較小，連接簡單可靠，所有零件與支板之間采用焊接形式。行走輪直徑變小時，中心軸扭矩就會有所變大，所以行走輪直徑設(shè)計(jì)的較小。切割部分采用上下刀盤結(jié)構(gòu)，上刀盤轉(zhuǎn)動時，下刀盤固定不動，切割麥稈主要有上刀盤完成。分麥機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)撥倒和鋪放割斷后的麥稈，由下?lián)鼙P、中撥盤、上撥盤和行星輪系構(gòu)成，割斷后的麥稈由行星輪系撥出。所有機(jī)構(gòu)選定后，對齒輪嚙合、中心軸強(qiáng)度和軸承強(qiáng)度進(jìn)行校核驗(yàn)證，并使用CAD繪圖軟件繪制所有零部件的零件圖和收割機(jī)總裝配圖。經(jīng)過實(shí)踐操作證明了設(shè)計(jì)出的這臺小型收割機(jī)滿足山地和小面積小麥的收割作業(yè)工作。
關(guān)鍵詞：小麥?zhǔn)崭顧C(jī)；設(shè)計(jì)；校核驗(yàn)證
Abstract
Modern agricultural production, various types of medium-sized agricultural machinery has been widely used in a large area where the job, but in working conditions and the small mountainous area of ??medium-sized agricultural machinery becomes powerless. To meet such requirements, we propose a human Reaper machine design ideas.
Design involving agricultural machinery harvesters, by comparing the development, considering the transmission efficiency, structural design, the cost of harvesting and processing methods to determine the most optimal solution. First, a key component of the overall structure and organization of wheat harvester made a specific design and theoretical research, design content including wheat harvester seven components, namely: handles, racks, walking round cutter, transmission gear assembly, commutation of wheat agencies and institutions. Intermediate folding handle, folded harvester overall size becomes smaller, convenient packaging, transportation and placement. Rack is designed primarily consider reasonable and the overall structure of the portable machine, so a smaller structure sizes, simple and reliable connection, welded parts and support among all forms of board. Walking wheel diameter becomes smaller, the center would have a larger shaft torque, so walking round design of smaller diameter. Cutting part adopts the structure of the upper and lower cutter when the cutter is rotated under stationary cutter, cut straw mainly on the cutterhead is complete. Reversal of wheat agencies responsible for laying down straw and cut back by lower dial, the dial, the dial and the planetary gear train composed, aside from straw cut after the planetary gear train. After all the institutions selected for gears, the central axis of the strength and bearing strength be checked to verify and use CAD software to draw diagrams and parts harvester general assembly drawings for all components. Operation proved through practice to design a small harvester satisfy this work harvesting operations and a small mountainous area of ??wheat.
Keywords: wheat harvester; design; checking verification
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 6
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 7
1.3.1 設(shè)計(jì)目的 7
1.3.2 設(shè)計(jì)具體內(nèi)容 7
2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體設(shè)計(jì)方案與分析 9
2.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體設(shè)計(jì) 11
2.2.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu) 12
2.2.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體布置 13
2.2.3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體參數(shù) 15
2.3 本章小結(jié) 18
3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)各工作部件的設(shè)計(jì) 20
3.1動力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20
3.1.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的動力選擇 20
3.1.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的傳動設(shè)計(jì) 21
3.1.3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)行走輪的設(shè)計(jì) 21
3.2傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
3.2.1 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 22
3.2.2 齒輪的設(shè)計(jì)和齒輪嚙合的相關(guān)計(jì)算 25
3.2.3 軸承的設(shè)計(jì)與校核 33
3.3 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35
3.3.1小麥?zhǔn)崭顧C(jī)上、下刀盤的設(shè)計(jì) 35
3.3.2小麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥麥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
3.4 本章小結(jié) 38
4 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的使用說明及維修保養(yǎng) 39
4.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)收割前的使用說明 39
4.1.1使用方法 39
4.1.2適于收割的土地和種類 39
4.1.3不能收割的因素 39
4.2小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的維修保養(yǎng) 39
結(jié) 論 41
致 謝 42
參考文獻(xiàn) 43
43
1 緒論
1.1課題背景
千百年來，中國農(nóng)民一直遵循著“面朝黃土背朝天”的生產(chǎn)方式。由于個體農(nóng)民承受不起高價格的動力收獲機(jī)械，而且山區(qū)和丘陵地區(qū)也不適應(yīng)動力收獲機(jī)械。因此，個體農(nóng)戶急需一種價格低廉、效率高、能適宜山區(qū)和丘陵地區(qū)使用的小型小麥小麥?zhǔn)崭顧C(jī)。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各類大中型收割機(jī)已得到廣泛使用，然這些機(jī)械均適用于大片土 地和平坦土地，在山地和小塊土地上無法使用，因而在廣大的山區(qū)和不能連成片的小塊土地的麥稈類和豆類作物，還只能由人使用傳統(tǒng)的鐮刀收割，勞動量大，效率低，作業(yè)者很辛苦，必須長時間彎腰操作，極易引發(fā)腰肌勞損等疾病。因此需要有一種適宜山地和小塊地的收割機(jī)，以滿足廣大山區(qū)農(nóng)民的需求。
針對目前尚無適宜山地和小塊地使用的麥稈類作物收割機(jī)的現(xiàn)狀，以及用鐮刀收割存在的問題，本實(shí)用新型產(chǎn)品提供一種小巧靈活的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)，既適用于山地和小塊地，也適用于大片平地，從而滿足廣大農(nóng)村特別是山區(qū)農(nóng)村的需要，填補(bǔ)了這方面的空白。
早在60年代，我國就廣泛開展過對小麥割麥機(jī)的研制。但幾乎所有種類的小麥割麥機(jī)只使用了很短一段時間,其切割部分是分為兩片且成一定角度放置的割刀,刀片上刻有斜齒。莖稈從一進(jìn)入刀片之間便開始被切割。隨莖稈深入，刀片間隙越來越小，對莖稈的擠壓作用增強(qiáng)，直到被切斷。這種小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但這種小麥?zhǔn)崭顧C(jī)切割時預(yù)先被刀片切斷的莖稈只有少數(shù)，大部分莖稈還是靠擠壓作用切斷的，這就要求以大力高速向前推進(jìn)，才能被切斷。這樣，普通勞力如婦女、小孩就很難推得動。成熟了的小麥易脫粒，行與行之間麥穗易纏在一起，推進(jìn)速度快，對莖稈的沖擊作用增大，麥穗之間相互拉扯，脫粒損失嚴(yán)重。鋪放時也要求有一前沖速度，不然，切斷的莖稈容易向前傾倒而使之凌亂。而鋪放時又必須停下來再翻倒鋪放，所以，這種小麥?zhǔn)崭顧C(jī)鋪放凌亂不堪。很多地方還須一個人在后面收拾整齊，浪費(fèi)勞力。由于切割時，大部分莖稈都聚集在刀片底部切斷，這樣，刀片磨損集中在底部，使這部分刀片磨損很快。而且，刀片磨損以后，切割阻力迅速增加，以致推不動，再切割時就基本是砍切，切割效率大大降低。它還有一個弱點(diǎn)就是對于倒伏的莖稈無法切割。
目前，全國小麥?zhǔn)斋@的機(jī)械化水平已經(jīng)超過60%，尤其在南方平原地區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的使用。但我國小麥?zhǔn)崭顧C(jī)開始使用的時間比較晚，小麥?zhǔn)斋@機(jī)械的發(fā)展在20世紀(jì)50年代初才開始，近50年以來，在引進(jìn)、仿制國外畜力收割機(jī)的基礎(chǔ)上研究、改進(jìn)、逐步發(fā)展起來。并且某些方面已經(jīng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，但總體技術(shù)水平與國外先進(jìn)收割機(jī)相比，還有較大的差距[1]。
圖1.1 小型微動力收割機(jī)
國內(nèi)現(xiàn)有的大型收割機(jī)按照麥稈鋪放方式分為收割機(jī)、割曬機(jī)和割捆機(jī)，按照被割麥稈的輸送方式分為立式收割機(jī)和臥式收割機(jī)，各類大中小型收割機(jī)械在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都已經(jīng)得到了廣泛使用，收割效率高，速度快，節(jié)省了大量人力，但此類機(jī)械無法在山地和小塊的土地上使用。相對大型收割機(jī)，小型收割機(jī)的設(shè)計(jì)更隨意。而西北的很多小塊耕地加之地勢的高低不平更適合它，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)開始嘗試著設(shè)計(jì)制造小型收割機(jī)。這些設(shè)計(jì)適合本地土地環(huán)境和生產(chǎn)力的小型收割機(jī)，這種收割機(jī)維修簡單，使用方便，適合多種地形，保養(yǎng)要求低。它一般是個人購買，適合小農(nóng)戶小規(guī)模的生產(chǎn)。但原有小型收割機(jī)是依靠汽油機(jī)為動力，通過傳動軸帶動鋸齒片高速度旋轉(zhuǎn)，從而起到了收割的作用，它的噪音很大，汽油污染嚴(yán)重，劇烈的振動給操作者也帶來不適。因此，需要設(shè)計(jì)一種使用人力并適宜山地高地和小塊地的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國鋪放式收割機(jī)是從50年代初期開始的，在引進(jìn)、仿制、國外畜力收割機(jī)的基礎(chǔ)上研究、改進(jìn)、逐步發(fā)展起來的。60年代，我國華北、西北地區(qū)引進(jìn)波蘭、捷克斯洛伐克等國的畜力搖臂收割機(jī)，仿制、改進(jìn)和自行設(shè)計(jì)了一些畜力收割機(jī)，有代表性的是太谷號和霍邱號自撥式小搖臂畜力收割機(jī)，但因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠完善，工作可靠性差，維修維護(hù)不完善以及受我國北方小麥產(chǎn)區(qū)畜力條件限制等原因，未能大規(guī)模推廣，于此同時，以中國農(nóng)機(jī)研究院和吉林四平東風(fēng)農(nóng)機(jī)廠為主的一些研究、生產(chǎn)單位仿制、自行研制了許多以大中型拖拉機(jī)為動力的前懸掛式和后牽引式鋪放式收割機(jī)，割幅為2.0～4.9m，代表機(jī)型如GS-4.6型、4SX-3.8型等。但這些收割機(jī)有很大的局限性，只能將麥子鋪放成穗尾相搭接的條鋪，適于聯(lián)合收割機(jī)分段收獲時揀拾，不適合人工分堆打捆。為適應(yīng)國內(nèi)大部分地區(qū)分堆打捆的作業(yè)要求，50年代后期全國各地開始研制便于人工打捆的鋪放式收割機(jī)，如臥式割臺雙帆布轉(zhuǎn)向條放式收割機(jī)、上海-108型立式割臺收割機(jī)等。但因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的缺陷，實(shí)際得到推廣的很少。直到70年代，我國南方小麥?zhǔn)崭顧C(jī)和北方小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的研制才開始逐步走向成熟。在借鑒日本立式割臺收割機(jī)之的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了星輪扶禾器，且將割下的作物鋪放成與機(jī)器前進(jìn)方向呈90°角，以便收集打捆。代表機(jī)型有中國農(nóng)機(jī)研究院研制的北京-185型收割機(jī)以及后來改進(jìn)設(shè)計(jì)的130(140)型、160型等。1980年以后，由中國農(nóng)機(jī)研究院牽頭，河南、河北、山東、甘肅、江蘇和安徽等省的一些農(nóng)機(jī)研究部門及10多家工廠參加對該類收割機(jī)進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)和大面積收割試驗(yàn)，使其進(jìn)一步完善，并根據(jù)配套動力(主要是手扶和小四輪拖拉機(jī))予以定型[2，3]。從此護(hù)小型鋪放式收割機(jī)在全國開始大規(guī)模的推廣，尤其是80年代末、90年代初期，這類收割機(jī)在全國得到了較大發(fā)展。
我國谷物聯(lián)合收割機(jī)是以引進(jìn)國外機(jī)器、技術(shù)為基礎(chǔ)，通過消化、吸收、仿制、逐步國產(chǎn)化不斷發(fā)展起來的。目前已形成了大、中、小型并重，牽引式、自走式和拖拉機(jī)懸掛式共存，自行研制開發(fā)機(jī)占主導(dǎo)地位的格局，部分產(chǎn)品已走出國門，進(jìn)入國際市場。
牽引式聯(lián)合收割機(jī)牽引式聯(lián)合收割機(jī)是我國最早投入生產(chǎn)的聯(lián)合收割機(jī)，第一代是北京農(nóng)業(yè)機(jī)械廠根據(jù)原蘇聯(lián)C-6型樣機(jī)研制并于1956年正式投產(chǎn)的GT-4.9型聯(lián)合收割機(jī)。該機(jī)割幅4.9m，帶29.4kw發(fā)動機(jī)，喂入量2.5kg/s，由東方紅- 54/75等大型拖拉機(jī)牽引作業(yè)，結(jié)構(gòu)上采用了輸送帶平臺式割臺、釘齒式脫粒滾筒、回轉(zhuǎn)帶式分離裝置兩級風(fēng)扇篩子式清選裝置、糧箱卸糧且機(jī)后設(shè)有草車。1963年轉(zhuǎn)由開封聯(lián)合收割機(jī)廠生產(chǎn)，并對分離裝置、傳動系統(tǒng)和配套動力等進(jìn)行了改進(jìn)(改型為GT-4.9B)，其工作性能大大改善，成為60、70年代我國聯(lián)合收割機(jī)保有量最多的機(jī)型，該機(jī)適合于大地塊大面積作業(yè)，當(dāng)時主要用于國營大型農(nóng)場，應(yīng)該說在我國大型農(nóng)場早期小麥?zhǔn)斋@機(jī)械化方面曾發(fā)揮了很大作用，但體積龐大，拆卸轉(zhuǎn)移不便，不適合一般農(nóng)村使用。
圖1.2 迪馬3228小麥?zhǔn)崭顧C(jī)
60年代以后，國內(nèi)不少單位也曾針對農(nóng)村條件，研制過許多體積較小、轉(zhuǎn)移較方便、適合較小地塊作業(yè)的牽引式聯(lián)合收割機(jī)，如4K-2.5 M、豐收一3.5 M型收割機(jī)等，但因設(shè)計(jì)不夠完善，存在問題較多，有的未投產(chǎn)，有的也只有少量生產(chǎn)。
70年代以后，依蘭收割機(jī)廠、中國農(nóng)機(jī)研究院和有關(guān)單位借鑒從國外引進(jìn)和我國仿制的聯(lián)合收割機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，先后研制了幾種性能比較理想的小割幅(2.2-2.5m)牽引式聯(lián)合收割機(jī)，代表機(jī)型有五七-2.2型、4LQ-2.5型、2.5A型、豐收-2.5型等，使我國牽引式聯(lián)合收割機(jī)趨于成熱，這些牽引式聯(lián)合收割機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用了螺旋式割臺、雙滾簡(釘齒式和紋桿式)脫粒裝置、柵格式分離凹板、鍵式逐稿器、風(fēng)扇篩子式清選裝置，使脫粒、分離，清選性能顯著改善，而且割幅小，售價較低，便于拆卸轉(zhuǎn)移，適于農(nóng)村使用，零件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也有較大提高。
與牽引式聯(lián)合收割機(jī)相比，自走式聯(lián)合收割機(jī)具有能自行開道收割、作業(yè)靈活、轉(zhuǎn)移方便、使用不受現(xiàn)有拖拉機(jī)動力的限制等突出優(yōu)點(diǎn)。我國從50年代就開始進(jìn)行自走式聯(lián)合收割機(jī)的試驗(yàn)研究，第一代產(chǎn)品是在引進(jìn)原蘇聯(lián)CK-3型自走式聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)資料后，由四平聯(lián)合收割機(jī)廠等單位合作仿制、1965年投產(chǎn)的東風(fēng)ZKBD-3型自走式聯(lián)合收割機(jī)。該機(jī)割幅4m，喂入最3kg/s，采用了螺旋式仿形割臺、雙滾筒脫粒裝置、鍵式逐稿器、風(fēng)扇篩子式清選裝置，井設(shè)有懸掛式集草箱，工作性能良好，是50年代末、60年代初期較先進(jìn)的機(jī)型。從60年代末開始，生產(chǎn)廠家對該機(jī)進(jìn)行了不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，并陸續(xù)推出了一些新機(jī)型。70年代末、80年代初，在東風(fēng)ZKB-5型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制了東風(fēng)LZ-5型大型自走式聯(lián)合收割機(jī)(發(fā)動機(jī)功率88.2kw，喂入量5kg/s)，這是我國產(chǎn)量最大、保有量最多的大型自走式聯(lián)合收割機(jī)。與此同時，一些大喂入量、雙滾筒大型自定式聯(lián)合收割機(jī)如-5型、北大荒-6型也相繼研制成功，但生產(chǎn)不多。70年代，許多單位還進(jìn)行了大型軸流滾筒自走式小麥聯(lián)合收割機(jī)的試驗(yàn)研究，但均未獲得成功。
圖1.3 雙力3588廣譜聯(lián)合收割機(jī)
80年代，我國引進(jìn)國外技術(shù)，研制、開發(fā)了一些技術(shù)上比較先進(jìn)的大型自走式聯(lián)合收割機(jī)，如佳木斯、開封聯(lián)合收割機(jī)廠生產(chǎn)的JL-1055型、JL-1065型、JL-1075型聯(lián)合收割機(jī)(該系列收割機(jī)操縱系統(tǒng)較先進(jìn)，配有多種割幅不同、收割不同作物的專用割臺，還備有小麥脫粒裝置、履帶行走裝置等多種附件)、四平聯(lián)合收割機(jī)廠生產(chǎn)的SL-E512型、SL-E514型聯(lián)合收割機(jī)等。
根據(jù)我國農(nóng)村的實(shí)際，國內(nèi)從70年代開始研制、開發(fā)中小型自走式聯(lián)合收割機(jī)，80年代以來，這類收割機(jī)得到丁長足的發(fā)展。70年代研制開發(fā)的代表性機(jī)型有豐收-3.3型、豐收-3.0型、北京K-1.5型、北京4LZ-2.5型等；80年代研制開發(fā)的代表性機(jī)型有東風(fēng)ZKB-58型、-3型、北大荒-3.0型等4-3。這些機(jī)型多屬傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，共同特點(diǎn)是體積較小，售價較低，適合一般農(nóng)村條件。
80年代末、90年代初，我國與德國克拉斯等國外先進(jìn)收割機(jī)制造公司聯(lián)合和自行研制開發(fā)的中、小型自走式聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)一步完善了傳動系統(tǒng)與工作部件的設(shè)計(jì)，成功地運(yùn)用了軸流滾筒式脫粒裝置，如KC-070型、-2型，JL-3060型等。這些機(jī)型的割幅一般在2-2.5m，喂入量約2kg/s左右，發(fā)動機(jī)功率為36.8-44.1kw，收獲質(zhì)最良好，機(jī)器整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，小巧靈活，道路的通過性和對作物的適應(yīng)性好，轉(zhuǎn)移方便，較適合當(dāng)前我國廣大農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)力發(fā)展水平和土地經(jīng)營方式等狀況，幾年來，一直保持產(chǎn)銷兩旺的發(fā)展態(tài)勢，己成為目前我國收割機(jī)市場的主體和跨區(qū)作業(yè)的主要機(jī)型[4,5]。
1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
國外收割機(jī)比較有代表性的國家和地區(qū)為歐美和日本等地，歐美多為全喂入脫粒，機(jī)型大，生產(chǎn)率高，適合較大規(guī)模的生產(chǎn)條件，日本則以中小型收割機(jī)為主，多采用半喂入，機(jī)型小，生產(chǎn)率相對較低。
圖1.4 國外最新小麥聯(lián)合收割機(jī)
大型，喂入量一般為5-6公斤/秒，高者達(dá)10-20公斤/秒。所配發(fā)動機(jī)的功率一般為120-150馬力，高者達(dá)250馬力左右，從而提高了效率，降低投資和使用成本，節(jié)省了能源。據(jù)約翰·迪爾公司的有關(guān)資料分析，喂入量為1.5-2公斤/秒的機(jī)器與喂入量為6-7公斤/秒的機(jī)器相比，單位生產(chǎn)率所配的發(fā)動機(jī)的功率和機(jī)器購置費(fèi)用要高一倍。
七十年代末期，北美幾家公司研制了幾種軸流型聯(lián)合收割機(jī)。這種機(jī)器收割效率高，適于收割干燥地區(qū)的小麥、大豆，玉米，籽粒破碎率低。但對收獲潮濕小麥適應(yīng)性差，能源消耗較多，未能推廣。
歐洲幾家公司現(xiàn)在研制出一些新型聯(lián)合收割機(jī)，這些新機(jī)型采用了傳統(tǒng)型脫粒裝置，用離心分離裝置替代逐稿器，提高了聯(lián)合收割機(jī)的效率，如克拉斯(Class)公司研制了一種帶有多輪式分離裝置的聯(lián)合收割機(jī)D0116cs，據(jù)稱喂入量可達(dá)10公斤/秒以上。斯佩里-新荷蘭(Sperry-New Holland)公司研制成一種采用傳統(tǒng)脫粒裝置，加分離輪和軸流式分離裝置的聯(lián)合收割機(jī)TF42型和TF44型。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.3.1 設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行工作之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的實(shí)踐與復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉
(1)能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的基本理論及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
(2)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具能力。
(3)繪制加工示意圖，掌握表達(dá)工藝加工方案的方法。
(4)學(xué)會使用手冊及圖表數(shù)據(jù)。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運(yùn)用。
就我個人而言，通過這次設(shè)計(jì)，基本上掌握了零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。
在設(shè)計(jì)過程中，由于對零件加工所用到的設(shè)備的基本性能和加工范圍缺乏全面的了解，缺乏實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中碰到了許多的問題。但在我們小組成員的共同努力下，我們通過請教老師和咨詢同學(xué)，翻閱數(shù)據(jù)、查工具書，解決設(shè)計(jì)過程中的一個又一個問題。在這個過程中，使我對所學(xué)的知識有了進(jìn)一步的了解，也了解了一些設(shè)計(jì)工具書的用途，同時，也鍛煉了相互之間的協(xié)同工作的能力。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我將繼續(xù)刻苦努力，不斷提高自己。
1.3.2 設(shè)計(jì)具體內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)的題目是“小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的設(shè)計(jì)與研發(fā)”，通過設(shè)計(jì)小麥?zhǔn)崭顧C(jī)結(jié)構(gòu)，繪制其裝配圖，零件圖，并以說明書的形式說明。
其具體內(nèi)容如下：
(1)熟悉小麥?zhǔn)崭顧C(jī)各個機(jī)構(gòu)的構(gòu)成；
(2)完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)；
(3)完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
(4)完成小麥?zhǔn)崭顧C(jī)整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
(5)熟練應(yīng)用CAD軟件繪制零件圖和裝配圖；
(6)撰寫設(shè)計(jì)說明書、外文資料翻譯。
2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
總體設(shè)計(jì)包括收割機(jī)的生產(chǎn)率、割幅、作業(yè)速度的決定；切割方式、動力行走方式等的選擇；切割裝置與動力傳動部件、行走輪的配置關(guān)系；割臺上分禾器、撥麥盤，倒麥盤裝置的形式的選擇與相互配置關(guān)系，以及機(jī)器平衡穩(wěn)定性等的核算等。所有這些不僅互相關(guān)聯(lián)、互相影響，而且都要滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的要求。
本設(shè)計(jì)方案首先確定為一種小麥割麥機(jī)，即利用人向前的推力使收割機(jī)前進(jìn)并使刀盤轉(zhuǎn)動,刀盤轉(zhuǎn)動的速度能達(dá)到切割麥稈效果。其目的是用于山坡地和小塊地上，并且實(shí)用省力。設(shè)計(jì)方案首先確定行走輪、支架、傳動部件、刀盤、換向機(jī)構(gòu)和倒麥稈部件組成。
2.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體設(shè)計(jì)方案與分析
整機(jī)設(shè)計(jì)方案一
主要對收獲方式和切割方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如圖2.1所示。主要是在支承架兩腰上裝帶有軸的軸承架，軸承架上裝的引導(dǎo)輪的支承筋一端與波浪形導(dǎo)槽谷底和外輪圈接點(diǎn)處相接，支承筋另一端與軸承架相接，支承架的兩腰下端與下剪板相接，上剪板與撥桿的各一端相接，撥桿的各另一端與波浪形導(dǎo)槽相接觸，壓緊彈簀片通過上剪板與下剪板相接。
1－上下剪板 2－螺栓 3－壓緊彈簧片 4－固定桿 5－撥桿 6－擋板 7－支承筋 8－支撐架 9－軸 10－端蓋 11－撥桿 12－行走輪 13－波浪形導(dǎo)槽 14－固定環(huán) 15－倒向桿 16－插管 17－手推把 18－外輪圈 19－引導(dǎo)輪
圖2.1 切割式小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的結(jié)構(gòu)圖
工作原理:用手推動手把使收割機(jī)向前運(yùn)動，引導(dǎo)輪開始轉(zhuǎn)動，波浪形導(dǎo)槽帶動撥桿左右擺動，撥桿的擺動使上剪板在下剪板上來回做剪切運(yùn)動，剪斷麥稈，達(dá)到割倒麥稈的目的。
該方案考慮了整體的設(shè)計(jì)，但其傳動過于復(fù)雜，在小型收割機(jī)上難以很好的實(shí)現(xiàn)，機(jī)器行走速度較慢時剪板剪切速度也會變慢，剪切力度變小，有卡住的可能性，并且沒有考慮小麥的鋪放整齊，所以這個整體方案被否決。
整機(jī)設(shè)計(jì)方案二
主要是對總體傳動和倒麥機(jī)構(gòu)的一個設(shè)計(jì)方案，如下圖2.2所示。
1－手把 2－手把折疊結(jié) 3－支架固定片 4－支承桿 5－支架 6－換向桿套 7－防滑齒 8－平面撥齒 9－支架固定片 10－行走輪軸套 11－行走輪 12－軸套 13－傳動軸 14－主傳動撥齒 15－刀盤托板 16－傳動軸固定座 17－傳動齒輪組件 18－分麥稈條 19－麥稈導(dǎo)出軌 20－割刀 21－平面轉(zhuǎn)動齒 22－上刀盤 23－下刀盤 24－分割齒 25－撥麥盤中心軸 26－下?lián)茺湵P 27－上撥麥盤 28－花盤支架 29－花盤傳動齒 30－倒麥稈花盤 31－軸套 32－換向撥叉 33－換向定位桿 34－方向固定簧 35－換向撥桿 36－換向手柄
圖2.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的結(jié)構(gòu)圖
本方案中，小麥?zhǔn)崭顧C(jī)由行走輪、支架、傳動部件、刀盤、換向機(jī)構(gòu)和倒麥稈部件組成，行走輪軸裝于行走輪軸套中，行走輪軸套為整機(jī) 基礎(chǔ)件，其他機(jī)件都通過連接件固定在行走輪軸套上。支架上裝有撥麥盤和倒麥稈花盤。傳動部 件有傳動軸、齒輪組和主傳動撥齒。刀盤由上、下刀盤組成，上刀盤上有割刀，下刀盤上有分割齒，割刀和分割齒構(gòu)成切割工作副。工作時推動行走輪前行，通過傳動部件帶上刀盤轉(zhuǎn)動進(jìn)行切割，倒麥稈部件將割斷的麥稈推向空地。
工作原理:將換向手柄扳向左邊，換向機(jī)構(gòu)將主傳動撥齒推向右邊，此時主傳動撥齒與右邊行走輪平面撥齒嚙合，將刀盤抬高離地面數(shù)公分，對準(zhǔn)欲割麥稈，推動收割機(jī)，行走輪向前轉(zhuǎn)動，與主傳動撥齒嚙合的行走輪平面撥齒帶動主傳動 撥齒轉(zhuǎn)動，主傳動撥齒帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，繼而大齒輪同步轉(zhuǎn)動，大齒輪撥動上刀盤的平面轉(zhuǎn)動齒轉(zhuǎn)動，上刀盤轉(zhuǎn)動，其割刀與不轉(zhuǎn)動的下刀盤分割齒對麥稈進(jìn)行切割，同時上刀盤的轉(zhuǎn) 動使撥麥盤中心軸轉(zhuǎn)動，上下?lián)茺湵P、倒麥稈花盤一起轉(zhuǎn)動，使割掉的麥稈倒向已割完的空地。收割機(jī)行走至麥地端頭時，將收割機(jī)掉頭，換向手柄扳向右邊，主傳動撥齒與左邊的行走輪平面撥齒嚙合，即可進(jìn)行同樣的作業(yè)。
在本方案中，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)動力的轉(zhuǎn)換，傳動較簡單，切割原理簡單明確。整體結(jié)構(gòu)布局合理，換擋機(jī)構(gòu)可以隨時切換刀盤切割方向，并使撥麥盤隨之變換撥動方向，可以有效的解決小麥鋪放方式和方向。綜合考慮，選用方案二為最終方案。
2.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體設(shè)計(jì)
我的設(shè)計(jì)思路主要是解決刀片壽命低、切割阻力大的問題，所以擬采用圓盤刀為動力切割，定刀為一直刀支持切割，兩刀上都刻有斜齒。設(shè)計(jì)使它們可以自磨銳，首要問題是圓盤刀能否切割?為討論這個問題，我設(shè)計(jì)了一種簡單的圓盤小麥?zhǔn)崭顧C(jī)。設(shè)計(jì)流程如圖2.3所示。整體功能設(shè)計(jì)
動力系統(tǒng)
傳動系統(tǒng)
執(zhí)行系統(tǒng)
收割機(jī)的動力選擇
齒輪的設(shè)計(jì)和齒輪嚙合相關(guān)計(jì)算
車架的設(shè)計(jì)
傳動軸的設(shè)計(jì)和有關(guān)強(qiáng)度校核
收割機(jī)倒麥機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
收割機(jī)上、下刀盤的設(shè)計(jì)
所有零件的零件圖
圖2.3 收割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖
2.2.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)包括手把、機(jī)架和機(jī)輪，還包括刀盤傳動齒輪組件、換向機(jī)構(gòu)和分麥稈、倒麥稈部件，手把下段為支承桿，所述機(jī)架包括支架和行走輪軸套，支承桿下端焊接在行走輪軸套上，行走輪軸套是整機(jī)的基礎(chǔ)件，其中裝有行走輪軸，行走輪軸兩端裝有行走輪，即支承整機(jī)重量和行走的機(jī)輪，行走輪側(cè)緣上制有平面撥齒，支架上裝有撥麥盤中心軸、花盤傳動齒和倒麥稈花盤，撥麥盤中心軸上端裝有上撥麥盤，中部裝有下?lián)茺湵P，支架上部固定在手把支承桿上，下部支桿焊接在行走輪軸套上；所述刀盤由上刀盤和下刀盤組成，上刀盤與撥麥盤中心軸下端連接，其上制有割刀和平面轉(zhuǎn)動齒，平面轉(zhuǎn)動齒與傳動齒輪組件的大齒輪嚙合，下刀盤裝在刀盤托板上，其上制有分割齒，刀盤托板通過連接件固定在行走輪軸套上，上刀盤割刀與下刀盤分割齒構(gòu)成切割工作副；所述傳動齒輪組件包括傳動軸、齒輪組和主傳動撥齒，傳動軸后端裝于軸套中，前段置于傳動軸固定座中，傳動軸前端裝有大齒輪，大齒輪與上刀盤的平面轉(zhuǎn)動齒嚙合，傳動軸中 部裝有小齒輪，小齒輪與主傳動撥齒嚙合，主傳動撥齒與行走輪側(cè)緣上的平面撥齒嚙合，主傳動撥齒裝在活動支架上；所述換向機(jī)構(gòu)包括換向手柄、方向固定簧、換向撥桿、換向撥叉 和換向定位桿，換向撥叉與主傳動撥齒連接 ；所述分麥稈、倒麥稈部件為連接在換向撥桿上的分麥稈條、上下?lián)茺湵P和與撥麥盤中心軸聯(lián)動的花盤傳動齒、倒麥稈花盤。小麥?zhǔn)崭顧C(jī)裝配圖如下圖2.4所示。
圖2.4 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)裝配圖
2.2.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體布置
方案二具體概述：小麥割麥機(jī)包括手把、機(jī)架、機(jī)輪，刀盤傳動齒輪組件、換向機(jī)構(gòu)和分麥稈、倒麥稈部件，手把下端為支承桿。
機(jī)架：包括支架和行走輪軸套，支承桿下端焊接在行走輪軸套上，行走輪軸套是整機(jī)的基礎(chǔ)件，其中裝有行走輪軸，行走輪裝與行走輪軸兩段，即支承整機(jī)重量和行走的機(jī)輪，行走輪側(cè)緣上制有平面撥齒，支架上裝有撥麥盤中心軸、花盤傳動齒和倒麥稈花盤，撥麥盤中心軸上端裝有上撥麥盤，中部裝有下?lián)茺湵P，支架上部固定在手把支承桿上，下部支桿焊接在行走輪軸套上。
刀盤(執(zhí)行機(jī)構(gòu))：刀盤由上刀盤和下刀盤組成，上刀盤與撥麥盤中心軸下端連接，其上制有割刀和平面轉(zhuǎn)動齒，平面轉(zhuǎn)動齒與傳動齒輪組件的大齒輪嚙合，下刀盤裝在刀盤托板上，其上制有分割齒，刀盤托板通過連接件固定在行走輪軸套上，上刀盤割刀與下刀盤分割齒構(gòu)成切割工作副。
傳動機(jī)構(gòu)：包括傳動軸、齒輪組和主傳動撥齒，傳動軸后端裝于軸套中，前段置于傳動軸固定座中，傳動軸前端裝有大齒輪，大齒輪與上刀盤的平面轉(zhuǎn)動齒嚙合，傳動軸中部裝有小齒輪，小齒輪與主傳動撥齒嚙合，主傳動撥齒與行走輪側(cè)緣上的平面撥齒嚙合，主傳動撥齒裝在活動支架上。
換向機(jī)構(gòu)：換向機(jī)構(gòu)包括換向手柄、方向固定簧、換向撥桿、換向撥叉和換向定位桿，換向撥叉與主傳動撥齒連接。
分禾機(jī)構(gòu)：包括分麥稈、倒麥稈部件為連接在換向撥桿上的分麥稈條、上下?lián)茺湵P和與撥麥盤中心軸聯(lián)動的花盤傳動齒、倒麥稈花盤。
具體實(shí)施方案：結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，如圖2.2所示，整體結(jié)構(gòu)包括手把機(jī)架和機(jī)輪、刀盤、傳動齒輪組件、換向機(jī)構(gòu)和分麥稈、倒麥稈部件。
手把1用手把折疊結(jié)2與支撐桿4連接，手把折疊結(jié)2為鉸鏈結(jié)構(gòu)，手把1可向上折疊，手把折疊結(jié)2焊接在支承桿上，支承桿4下端焊接在行走輪軸套10上，機(jī)架由支架5和行走輪軸套10構(gòu)成，行走輪軸套10是整機(jī)的基礎(chǔ)件，其中裝有行走輪軸，行走輪11即為支承整機(jī)重量和行走的機(jī)輪，內(nèi)有輪幅，外緣有防滑齒7，其側(cè)緣上制有平面撥齒8，支架5為鋼管焊接件，上部的支架固定片3焊接在支承桿4上，下部支桿通過支架固定片9焊接在行走輪軸套10上，支架5上部和中部斜撐桿前端的交點(diǎn)上裝有軸套31，軸套31中裝有撥麥稈中心軸25，上下軸套分別裝有上撥麥盤27和下?lián)茺湵P26，支架5前上部的花盤支架28上裝有花盤傳動齒29和倒麥稈花盤30，花盤傳動齒29與上撥麥盤27下方的小齒輪嚙合，使倒麥稈花盤30與上撥麥盤27 聯(lián)動。
刀盤由上刀盤22與下刀盤23組成，上刀盤22與撥麥盤中心軸25連接，其上制有割刀20和平面轉(zhuǎn)動齒21，平面轉(zhuǎn)動齒21與轉(zhuǎn)動齒輪組件17的大齒輪嚙合，下刀盤23裝在刀盤托板15上，其上制有分割齒24,刀盤托板15通過連接件固定在行走輪軸套10上，下刀盤23不轉(zhuǎn)動，上刀盤22轉(zhuǎn)動，上刀盤22的割刀20與下刀盤23的分割齒24相對轉(zhuǎn)動，構(gòu)成切割工作副，上刀盤22通過刀盤中心托調(diào)整上下刀盤的間隙，保證切割需要。
傳動齒輪組件17包括傳動軸13、大齒輪、小齒輪和主傳動撥齒14，傳動軸13后端裝于焊接在行走輪軸套10上的軸套12中，前段置于傳動軸固定座16上，傳動軸13 前端裝有大齒輪，大齒輪與上刀盤22的平面轉(zhuǎn)動齒21嚙合，傳動軸13中部裝有小齒輪，小齒輪與主傳動撥齒14嚙合，主傳動撥齒14與行走輪11側(cè)緣上的平面撥齒8嚙合，主傳動撥齒14裝在活動支架37上。
分麥稈、倒麥稈部件有連接在換向撥桿35上的分麥稈條18、麥稈導(dǎo)出軌19、花盤傳動齒29、倒麥稈花盤30以及裝于撥麥盤中心軸25上的上撥麥盤27和下?lián)茺湵P26。分麥稈條18將要收割的麥稈收入刀盤部位，繼而被割斷，割斷的麥稈被上下?lián)茺湵P撥向一邊，然后被倒麥稈花盤30撥出，整齊地鋪放在空地上。
2.2.3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的整體參數(shù)
(1)設(shè)計(jì)喂入量
本設(shè)計(jì)喂入量為。
(2)割幅
割幅根據(jù)耕作制度、生產(chǎn)規(guī)模、田地大小、收獲習(xí)慣、脫粒方式和可能供應(yīng)的動力機(jī)而定。而有時動力機(jī)及整機(jī)重量幾乎是決定性的因素，表2.1為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可供設(shè)計(jì)參考。
表2.1 根據(jù)動力機(jī)功率決定割幅
動力機(jī)功率(馬力)
整機(jī)重量(公斤)
割幅(米)
3~4
200左右
1.0
10~12
500左右
1.5~1.8
20~30
1500~1800
2.0~3.0
40~50
2000以上
4.0~5.0
割幅大小還有保證收割機(jī)輪子不壓未割的小麥和鋪放的小麥桿，割幅還應(yīng)滿足如下關(guān)系：
式中：
－為兩驅(qū)動輪外側(cè)寬；
－割臺超出驅(qū)動輪外側(cè)的余量。
綜合考慮，先設(shè)定割幅=1.2m
(3)作業(yè)速度
根據(jù)耕作制度、稻麥種類、田塊大小、田面平整、潮濕程度和操作者勞動強(qiáng)度而定，其經(jīng)驗(yàn)值見表2.2。
表2.2 收割機(jī)作業(yè)速度經(jīng)驗(yàn)值
收割稻麥種類
收割機(jī)作業(yè)速度(米/秒)
稻 田
割易掉粒秈稻
0.75~1.0
割梗稻
1.0~1.3
麥田
小麥放鋪
1.2~1.5
小麥割曬
1.2~1.8
根據(jù)公式：
(2.1)
式中：
－機(jī)器前進(jìn)速度，m/s；
－作物單位面積產(chǎn)量,kg/畝，取450kg/畝；
－喂入谷粒和莖桿之比，簡稱谷草比，取=1；
=1333 。
將以上數(shù)據(jù)帶入式(2.1)中可以求得 ：
=0.35～0.65(m/s)
由式可以知道，當(dāng)其他條件不變時，割幅和前進(jìn)速度之間成反比關(guān)系。對于既定的設(shè)計(jì)喂入量，根據(jù)情況具體分析，對比采用小割幅配以較快的前進(jìn)速度，還是采用較大割幅配以較低的速度。從小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的本身的結(jié)構(gòu)來看，隨著割幅的增大，整體的尺寸和重量也要增大；隨著前進(jìn)速度的提高，行走消耗的功率也要增大，小麥?zhǔn)崭顧C(jī)所需要的動力也要增加。從使用條件來看，如果在小塊田里作業(yè)，割幅太大會運(yùn)轉(zhuǎn)不方便，如果小麥?zhǔn)崭顧C(jī)使用的地區(qū)的平均田塊面積較大，用較大的割幅和較低的速度可以減少機(jī)器往返運(yùn)行的次數(shù)，減少行走的功率消耗并縮短地頭轉(zhuǎn)彎所花費(fèi)的空行時間，提高經(jīng)濟(jì)效果，而北方的田塊面積一般不大，所以，應(yīng)選用小割幅的收割機(jī)。
(4) 割刀速度和機(jī)器前進(jìn)速度
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)工作時，收割機(jī)向前運(yùn)動，行走輪撥動齒輪傳遞動力，通過傳動機(jī)構(gòu)將動力傳至收割機(jī)刀盤，上刀盤做快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，下刀盤不動。上刀盤快速轉(zhuǎn)動做圓周運(yùn)動時，其絕對速度是圓周速度。上刀盤的速度和機(jī)器前進(jìn)的速度的關(guān)系可以用進(jìn)距來表示(既割刀完成一次行程的時間內(nèi)機(jī)器前進(jìn)的距離)：
(2.2)
式中：
－機(jī)器前進(jìn)速度，m/s；
－齒輪組的轉(zhuǎn)速，r/min；
－齒輪組角速度。
也可以用氣割速度比表示割刀速度與機(jī)器前進(jìn)速度之間的關(guān)系[6，7]。
－割刀平均速度，m/s；
－機(jī)器前進(jìn)速度，m/s；
－割刀行程，mm；
－割刀進(jìn)距，mm。
上刀盤在實(shí)際工作中，如果切割速度比過小，則割斷刃口不整齊，切割質(zhì)量不穩(wěn)定，容易發(fā)生莖桿折斷、拉斷等；若過大，則可能發(fā)生重割，或造成機(jī)器的振動加劇。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：當(dāng)前進(jìn)速度在1m/s左右時，如果切割速度比為1.6，不會發(fā)生割斷刃口不齊或切割質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象；但臨界切割速度比是隨機(jī)器前進(jìn)速度表化而改變的，若令=1.0m/s的臨界切割速度比為。則：
=0.5m/s 時，=(1.2～1.4)；=2.0m/s 時，=(0.8～1.0)
(5)小麥?zhǔn)崭顧C(jī)下刀盤托的直徑，拔麥盤尺寸和收縮比
對全喂入小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的工作部件的研究指出，上下刀盤的分離損失率是限制小麥?zhǔn)崭顧C(jī)喂入量的關(guān)鍵。上下刀盤的分離損失率與莖桿層的厚度有密切關(guān)系，當(dāng)其他條件不變時，隨著喂入量的增加，莖桿層變厚，損失率加大，當(dāng)喂入量超過額定值時，損失率急劇增加。小麥在莖桿層中占的體積很小，可以忽略不計(jì)，則上下刀盤上莖桿層的厚度可按下式求得。
(2.3)
式中
－莖桿在自然狀態(tài)時的厚度，m；
－機(jī)器作物的喂入量，kg/s；
－谷物中谷粒的含量，以質(zhì)量百分比計(jì)， (為谷草比)
－逐稿器寬度，本設(shè)計(jì)中由于采用了割幅為0.4m，小麥?zhǔn)崭顧C(jī)下刀盤托的跨距為0.31m;
－上下刀盤之間的寬度利用系數(shù)，取為0.7；
－莖桿在自然狀態(tài)時的容重，由經(jīng)驗(yàn)值得，小麥的容重約為；
－莖桿層沿逐稿器運(yùn)動的平均速度，一般情況下=0.4m/s。
將數(shù)據(jù)代入上式中，可以求得 =0.01~0.15m之間。下?lián)茺湵P的直徑為308mm，中
撥麥盤的直徑為342mm，上撥麥盤的直徑為360mm。
(6) 軸距、輪距、接地壓力和最小離地間隙聯(lián)合收割機(jī)的軸距
主要根據(jù)使用地區(qū)的地形條件，考慮小麥?zhǔn)崭顧C(jī)整機(jī)通過性，機(jī)動性和穩(wěn)定性的要求，經(jīng)過與同類機(jī)器比較后，通過總體布置最后確定，輪式小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的軸距，與整機(jī)的機(jī)動性和穩(wěn)定行有密切的關(guān)系?？s小軸距可以減小轉(zhuǎn)彎半徑，提高機(jī)動性，但會使縱向穩(wěn)定性變壞。縱向穩(wěn)定性是用聯(lián)合收割機(jī)上坡(下坡)時通過重心鉛垂線與地面的交點(diǎn)不超過前輪與地面接觸點(diǎn)時坡度角來衡量的，本設(shè)計(jì)方案收割機(jī)體積不大，中心不高，為了使機(jī)器在作業(yè)時運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，又要滿足穩(wěn)定性的要求，本設(shè)計(jì)取78mm。
輪距的確定也要根據(jù)使用地區(qū)的地形條件，考慮整機(jī)通過性，機(jī)動性和穩(wěn)定性的要求，經(jīng)過與同類機(jī)器比較后，通過總體布置最后確定，輪式聯(lián)合收割機(jī)的軸距，與整機(jī)的機(jī)動性和穩(wěn)定行性有密切的關(guān)系。也要通過小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的總體布置確定，輪距應(yīng)當(dāng)小于總車寬度，本設(shè)計(jì)中取輪距為96mm。
小型收割機(jī)的最小離地間隙與整機(jī)的通過性能有密切的關(guān)系，最小離地間隙一般不小于50~80mm。
(7) 總體尺寸
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的總長、總高、總寬由最后的總裝配圖確定。作為小型機(jī)械還必須要滿足機(jī)動性，靈活性和穩(wěn)定性的要求。本設(shè)計(jì)中取總長為559mm，總高291mm，總寬157mm。
(8)外形尺寸確定和中心估算
外形尺寸的長、寬、高主要取決于割麥盤、行走機(jī)構(gòu)、作業(yè)者以及離地間隙、行走輪大小、中心軸距、行走輪間距等尺寸，本設(shè)計(jì)的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的總體尺寸以確定。估定小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的重量在20kg，根據(jù)最后的總裝圖計(jì)算得出本小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的中心約在中心軸套上，且距上刀盤約50mm，根據(jù)此重心位置可以計(jì)算出傳到動力的導(dǎo)向輪所承受的重量為73%，另一個行走輪輪所承受的重量為27%。
2.3 本章小結(jié)
本章首先提出了兩個收割機(jī)的初級設(shè)計(jì)方案，綜合考慮傳動效率、結(jié)構(gòu)外觀、收割方式與加工成本，確定最合理方案。選定為方案二，方案選定后，對收割機(jī)整體結(jié)構(gòu)做了概述，收割機(jī)包括七大部分，分別為：手把、機(jī)架、機(jī)輪、刀盤、傳動齒輪組件、換向機(jī)構(gòu)和分禾機(jī)構(gòu)，并對每部分做了具體介紹。然后確定收割機(jī)整體參數(shù)，包括：設(shè)計(jì)喂入量、割幅、作業(yè)速度、割刀速度和機(jī)器前進(jìn)速度、小麥?zhǔn)崭顧C(jī)下刀盤托的直徑、拔麥盤尺寸和收縮比、合收割機(jī)的軸距、總體尺寸、外形尺寸確定和中心估算。整體參數(shù)確定完之后，規(guī)劃設(shè)計(jì)流程，繪制設(shè)計(jì)流程圖。
3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)各工作部件的設(shè)計(jì)
3.1動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的動力選擇
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)除了要克服行走阻力外，還需要克服各工作部件的阻力。由于田間土壤、
地形的變化，行走速度的差異、作物生長情況和濕度的變化以及雜草等因素的影響，使小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的工作符合是不穩(wěn)定的，所需的功率經(jīng)常在變化。為此，考慮小麥?zhǔn)崭顧C(jī)動力的時候，不僅要根據(jù)功率的平均值，還要考慮到符合最嚴(yán)重時所需要功率的最大值，讓人有足夠的儲備功率，以小麥?zhǔn)崭顧C(jī)在各種條件下都能正常工作。小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的符合不穩(wěn)定的特點(diǎn)，不僅使功率消耗經(jīng)常在變化，而且對工作質(zhì)量有很大的影響，因?yàn)楫?dāng)符合發(fā)生變化時，使的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)上下刀盤的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)隨之改變，而工作部件轉(zhuǎn)速的改變，將直接影響小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的切割質(zhì)量、分離損失和子粒破碎率，因此要特別注意小麥?zhǔn)崭顧C(jī)負(fù)荷變化引起的轉(zhuǎn)速變化量，使其不超過一定的范圍。在推動小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的時候要考慮調(diào)速特性，選擇工作點(diǎn)；在傳動設(shè)計(jì)中，則應(yīng)該使傳動系統(tǒng)（齒輪）具有足夠的轉(zhuǎn)動慣量，一克服瞬時增大的阻力。下面計(jì)算各部分的功率。
行走輪,在牽引力的作用下，策劃能夠手垂直載荷的行走輪，沿著地面均勻轉(zhuǎn)動時，壓入土中一定深度，并在地面留下輪轍，如上圖所示，此時，土壤與輪子接觸處有土壤對輪子的法向反作用力的合力和切向摩擦力的合力。此外還有作用與輪子軸套中的摩擦力矩。通常 很小，可以忽略不計(jì)。法向反作用力垂直于輪緣并通過輪心，設(shè)他作用與 點(diǎn)， 點(diǎn)的論心的水平距離為。和的合理為，其水平分量為，垂直分量為。若在某一瞬時外力出與平衡狀態(tài)，則
，；
，；
，；
整車質(zhì)量躍為20kg,故
又(為輪子滾動阻力系數(shù)，這里取)
主動輪：主動輪的受力情況,當(dāng)忽略掉,時其平衡方程式：
且
總的扭矩為
取車的平均速度為
即行走部分所需的功率為。
3.1.2 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的傳動設(shè)計(jì)
齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運(yùn)動的機(jī)械傳動。齒輪傳動根據(jù)曲軸的相對位置和輪齒的方向，可分為直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、人字齒輪傳動、錐齒輪傳動、交錯軸斜齒輪傳動；根據(jù)齒輪的工作條件，可分為開式齒輪傳動式齒輪傳動、半開式齒輪傳動、閉式齒輪傳動；齒輪傳動按齒輪的外形可分為圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動、非圓齒輪傳動、齒條傳動和蝸桿傳動[8，12]。
齒輪傳動有以下優(yōu)點(diǎn)：(l)能夠使用的圓周速度和功率范圍廣；(2)傳動效率較高；(3) 傳動比穩(wěn)定；(4)使用壽命長；(5)工作可靠性高； (6)可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動。考慮到小麥?zhǔn)崭顧C(jī)工作最主要的可靠性和平穩(wěn)性，對農(nóng)業(yè)機(jī)械的壽命要求已經(jīng)傳動效率高，本設(shè)計(jì)方案的傳動方式選擇齒輪傳動。
本設(shè)計(jì)涉及齒輪傳動過程：主傳動撥齒與右邊行走輪平面撥齒嚙合，行走輪轉(zhuǎn)動時,與主傳動撥齒嚙合的行走輪平面撥齒帶動主傳動撥齒轉(zhuǎn)動，主傳動撥齒帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，繼而大齒輪同步轉(zhuǎn)動，大齒輪撥動上刀盤的平面轉(zhuǎn)動齒轉(zhuǎn)動，上刀盤轉(zhuǎn)動。
3.1.3 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)行走輪的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)最大的特點(diǎn)就是采用旱田葉輪驅(qū)動，其主要目的就是增加土壤的附著力，它是由多根45號鋼經(jīng)過焊接而成的，其結(jié)構(gòu)如下圖3.1所示。
圖3.1 小麥?zhǔn)崭顧C(jī)行走輪
內(nèi)盤是用來裝軸承的孔徑為15mm，外圈是由兩跟圓鋼經(jīng)過壓彎焊接而成的，6根圓鋼的兩端分別焊接在內(nèi)盤和外圈上，其直接為311mm，圓鋼的外面等分焊接8塊板，每塊板上焊接3塊爪板，與直徑方向成大約25度角，該論的特點(diǎn)就是在田間工作附著力好，維修方便，結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)就是不能在陸地上行駛不便，為了能夠滿足弄戶的需要，可以配帶2個橡膠輪胎。因?yàn)樵撦喬サ陌惭b十分方便。
3.2傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2.1 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件(例如齒輪、蝸輪等)，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分為傳動心軸和固定心軸兩種。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。在本設(shè)計(jì)中考慮到產(chǎn)品的廉價性及實(shí)用性，軸的材料采用45鋼。
軸的定位與固定方法
軸肩、軸環(huán)：結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，可承受較大軸向力。常用于齒輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等的軸向定位。套筒：結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋。所以不影響軸的疲勞強(qiáng)度。一般用于零件間距離比較小的場合，以免結(jié)構(gòu)重量。軸的轉(zhuǎn)速很高時不宜采用。軸端擋板：使用于心軸的軸端固定。彈性擋圈：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動軸承。緊定螺釘：使用于軸向力很小、轉(zhuǎn)速很低或者僅為防止零件偶然軸向滑動的場合。為了防止螺釘松動，可加鎖圈。鎖緊擋圈：結(jié)構(gòu)簡單，但不能承受較大的軸向力。常用于光軸上零件的固定。軸的加工和裝配工藝性進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時，除了考慮前面的各種因素外，同時還應(yīng)考慮便于軸的加工、測量、裝配和維修。通常要注意以下幾個主要的方面：考慮加工工藝所必須的結(jié)構(gòu)要素(如中心孔、螺紋退刀槽、砂輪越程槽等)；合理確定軸于零件的配合性質(zhì)、加工精度和表面粗糙度等；且定各段軸的長度時應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)緊湊，同時還應(yīng)保證零件所需要的滑動距離、裝拆或者調(diào)整所需要的空間，并注意轉(zhuǎn)動零件不得于其他零件相撞，與輪轂配裝的軸段長度一般小于輪轂2～3，以保證定位軸向定位可靠。除特殊要求外，一般軸上所有零件都應(yīng)無過盈地達(dá)到配合部位。為便于導(dǎo)向和避免擦傷配合面，軸的兩端及有過盈配合的臺階處應(yīng)制成倒角；為了減少加工刀具的種類和提高勞動生產(chǎn)率，軸的倒角、圓角、鍵槽等盡可能取相同尺寸，或者盡量減少不同尺寸的倒角、圓角、退刀槽等。
小麥?zhǔn)崭顧C(jī)行走輪軸設(shè)計(jì)如下圖3.2所示。
圖3.2 收割機(jī)行走輪軸的設(shè)計(jì)
軸分為三段。軸的兩段安裝行走輪，端口和行走輪中心焊接在一起，即焊死，不考慮以后拆裝，因?yàn)楸炯檗r(nóng)業(yè)機(jī)械，設(shè)計(jì)使用年限絕對能滿足報廢要求。定位靠軸端定位，軸承安裝在軸的中間段兩側(cè)，要求有表面粗糙度為Ra1.6，定位靠軸肩定位，軸的中間段較長為132mm。行走軸套與主軸套內(nèi)，主軸套長度為行走輪軸中間段長度加上兩個軸承的寬度，起到封閉和固定軸承的作用。
軸有各種破壞形式，如疲勞、腐蝕、磨損、撞擊、微動和蠕變等，但軸的破壞多數(shù)屬于疲勞破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)器零件的破壞中由80%的損壞是屬于疲勞破壞，而軸類零件的破壞的比例則更高一些。疲勞破壞分高周(高循環(huán))疲勞、低周(低循環(huán))疲勞、微動疲勞和表面疲勞等。高周疲勞屬于低應(yīng)力(低于材料屈服限，甚至彈性極限)、長壽命(循環(huán)次數(shù)一般大于104 或105)的情況下的疲勞破壞，是最常見的一種。通常簡稱為疲勞。軸的疲勞破壞多屬此類。軸的截面變化處(如軸肩、鍵槽和環(huán)槽等)，會產(chǎn)生應(yīng)力集中，疲勞破壞往往在此發(fā)生，軸的工作表面應(yīng)力最大，也會出現(xiàn)疲勞破壞，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量降低應(yīng)力集中和提高軸的表面質(zhì)量。降低應(yīng)力集中的主要措施有加大圓角半徑、加內(nèi)凹圓角、盲孔改為通孔、孔上倒角、鍵槽底部加圓角以及增大過盈配合處的直徑等等。疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核的目的是校核軸對疲勞破壞的抵抗能力，它是在經(jīng)過軸的初步計(jì)算核結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，根據(jù)其實(shí)際尺寸，承受的彎矩、轉(zhuǎn)矩圖，考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素及軸材料的疲勞極限，計(jì)算軸的危險截面處的安全系數(shù)值是否滿足許用安全系數(shù)值。軸的