基于小麦收获机割台的玉米割台设计毕业设计Word文档格式.docx

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近年来，谷物收获机械已获得重大突破，但是为了减少资源浪费，节省人力，财力，所以要对现有收获机械进行部件改造，使其能实现一机多用。

于是本文将通过对东方红小麦联合收割机割台部件的改进设计使其能收获玉米，实现一机多用。

由于小麦和玉米的生长情况不同，即玉米的高度、杆的粗细与小麦的均不相同，所以要对小麦收获机割台部件进行改进以保证其能收获玉米。

主要是对小麦收获机割台的拨禾轮、切割器和割台挡板等进行改进，以适应在普通的小麦联合收割机收获小麦后，通过更换小麦割台的部件来完成对玉米的收获。

这样可以节省资源，降低了农民的经济负担，也实现了收获机械的功能扩展。

关键词:

收割机；

拨禾轮；

切割器；

改进设计

WheatHarvesterCornHeaderDesign

Abstract

Cropharvestisanimportantlinkofagriculturalproduction,realizingmechanizationinsupportoftheagriculturalproductiveharvestharvest,improveworkingconditions,andimproveproductionefficiency,andsohasanditsimportantrole.Inrecentyears,thegrainharvestmachineryhasasignificantbreakthrough,butinordertoreducethewasteofresources,savemanpower,money,sotoexistingharvestmachinepartstransform,makeitscanrealizemulti-usage.

Sothispaperwilldongfanghongwheatcombinedharvesterstocutsetsitspartsofimprovingdesigncanharvestofcorn,realizemulti-usage.Becauseofthegrowthofwheatandmaize,thesituationisdifferent,i.e.corn,roddegreeofhighlyallnotidenticalwithwheat,sotowheatharvestmachinecutmachinepartstoensureitscanimproveharvestofcorn.IsmainlytothewheatharvestmachineTaiwandialcutbluegrasswheel,cutter,andcuttingmachineandthebafflewasimproved,inordertoadapttothewheatcombinedharvestersincommonwheatharvest,afterthecutthroughreplacementofwheatcomponenttocompletetoTaiwancornharvest.Thissavesresources,butalsoreducetheeconomicburdenoffarmers,realizingthefunctionexpansiontoreapthemachinery.

Keywords:

Harvester;

Reelpaddle;

Sickle;

Improvementdesign

1引言…………………………………………………………………………………1

2谷物收割机割台的分类和构成……………………………………………………1

3拨禾器的设计………………………………………………………………………2

3.1拨禾轮的功能……………………………………………………………………2

3.2拨禾轮弹齿运动轨迹……………………………………………………………2

3.3拨禾轮直径的选取………………………………………………………………3

3.3.1拨板的运动分析………………………………………………………………3

3.3.2拨禾轮的正常工作条件………………………………………………………4

3.4拨禾轮主要性能参数的确定……………………………………………………5

3.4.1拨禾轮的直径…………………………………………………………………5

3.4.2拨禾轮的转速…………………………………………………………………5

3.4.3割幅……………………………………………………………………………6

3.4.4拨禾轮的功率消耗……………………………………………………………6

3.5拨禾轮的工作过程分析…………………………………………………………7

3.5.1拨禾轮的农业技术要求………………………………………………………7

3.5.2拨板的入禾角和拨禾轮安装高度分析………………………………………7

3.6拨禾轮主轴的设计及校核………………………………………………………8

3.6.1主轴的设计……………………………………………………………………9

3.6.2主轴的校核……………………………………………………………………9

4切割器设计……………………………………………………………………….10

4.1往复式切割器分析与设计…………………………………………………….10

4.1.1往复式切割器的结构……………………………………………………….10

4.1.2往复式切割器切割原理…………………………………………………….11

4.1.3割刀速度分析……………………………………………………………….12

4.1.4切割器功率消耗…………………………………………………………….12

5割台挡板………………………………………………………………………….13

6传动系统的设计………………………………………………………………….13

6.1传动类型的选择……………………………………………………………….13

6.1.1链传动的设计……………………………………………………………….13

6.1.2带传动设计………………………………………………………………….14

7传动系统总体结构的设计……………………………………………………….16

8改制后的使用要求……………………………………………………………….17

9总结……………………………………………………………………………….17

参考文献…………………………………………………………………………….18

致谢………………………………………………………………………………….19

1引言

小麦是我国的主要粮食作物之一，全国播种面积约3000万

衬略次于水稻，全国小麦收获的机械化水平已超过80%。

我国小麦收获机械的发展始于20世纪50年代初，近60年来。

经过引进、仿制、自行研制、开发，有了长足的发展，己形成了种类繁多、大中小型并举、基本能满足我国小麦收获获需求的具有中国特色的收获机械体系，某些方面已接近或达到国际先进水平。

玉米是我国三大粮食作物之一，在我国己有460多年的种植历史，种植面积约0.24亿

约占全国粮食面积的21.1%，玉米种植面积总产量仅次于美国，居世界第二位。

长期以来，我国的玉米收获靠手工完成，玉米枯秆用作燃料或粗饲料。

近年来，随着农民生活水平的提高，煤、天然气等清洁洁能源逐渐成为农村的主要燃料，农业机械化水平的提高也使耕牛饲养量锐减，玉米秸秆作为粗饲料的使用量也急剧下降，这就使大部分玉米秸秆失去了原有的利用价值，而玉米桔秆还田是处理玉米秸秆的最好途径。

玉米生产包括种植、植保、田间管理和机械收获等几个环节，玉米人工收获和秸秆处理是玉米种植中最萦重的体力劳动。

约占整个玉米种植投入劳动量的55%。

目前，玉米机械种植技术已经逐步成熟，而玉米机械化收获技术还处于逐步完善阶段，要全面实现玉米生产机械化，玉米收获机械化是关键，在玉米生产全过程中机械化占据举足轻重的地位。

利用机械收获，不仅把农民从繁重的体力劳动中解放山来，还为农民节省了费用，更能节省时间，用于外出打工增加收入，因此，大力发展玉米收获机械化，可以提高劳动生产率和玉米单产，改善玉米品质，节约生产成本，同时也是增加玉米主产区农民收入的一条重要途径。

发展玉米收获机械化，对于稳定和提高我国粮食生产能力，提高农民收入，具有重要的意义。

玉米机械化收获问题，已经成为我国农业现代化发展的瓶颈，引起了各级政府和有关专家的高度重视。

2谷物收割机割台分类和构成

谷物联合收割机割台分为立式割台和卧式割台：

立式割台收割机工作时，将割断后的作物直立地进行输送并使之转向铺放。

它具有结构简单，重量轻，与拖拉机配套机器前伸量小，地头转弯灵活，操作方便等优点，但它存在着一定缺点，在地头造成散穗损失，割幅不能增宽，只能割1.2米，效率低，收割倒伏作物性能差等问题。

卧式割台采用偏心拨禾轮，拨板将作物拨向切割器切割，随后将已切割的作物拨到割台上，扶禾器主要将倒伏的作物扶起，交给拨禾星轮或其它拨禾装置扶持着作物进行切割。

其纵向尺寸较大，但工作可靠性较好。

本次设计主要针对东方红4LZ-2.5自走式谷物联合收割机的收割台进行部件改进设计，以适应收获玉米。

其割台为卧式割台，主要由拨禾轮，切割器，过桥连耙，倾斜输送器等组成。

3拨禾器的设计

3.1拨禾器的选择

在联合收获机上装有拨禾、扶禾装置，称为拨禾器，它所完成功能是：

把待割的作物茎秆向切割器的方向引导，对倒伏作物，要在引导的过程中将其扶正；

在切割时扶持茎秆，以顺利切割；

把割断的茎秆推向割台输送装置，以免茎秆堆积在割台上。

因此，拨禾、扶禾装置能提高收割台的工作质量、减少损失、改善机器对倒伏作物的适应性。

本次设计拨禾器采用拨禾轮装置。

3.2拨禾轮的结构设计

为了增强拨禾轮的扶禾能力，适当调整弹齿倾角，对倒伏作物有较强的适应能力，且可以广泛适用于大中型联合收获机，本设计选用偏心拨禾轮。

它由带弹齿的管轴、主辐条（左、右两组）、辐盘、副辐条、偏心盘、偏心吊杆、支承滚轮和调节杆等组成。

如图3-1：

A-A为管轴，其一端A-a弯成曲柄的形式，M为拨禾轮传动轴的轮毂，与回转轴刚性连接，其回转中心为O，管轴A-A穿在轮毂M的辐条外端的销孔中，M1为空心圆环，其回转中心为O1，空心圆环是偏置的，偏心距是OO1，管轴A-A的曲柄端a穿在偏心圆环的辐条O1a外端的销孔中，且OO1=Aa，OA=O1a；

这样O1OAa就组成平行四杆机构。

工作时O1O是固定不动的，因此，当拨禾轮轴带动辐条OA转动时，Aa永远平行于OO1，其方向不变。

由于管轴A-A与曲柄Aa是同一刚体，而弹齿AK与管轴A-A又固连在一起，所以AK与Aa一起做平面平行运动，弹齿AK的方向也一直保持不变。

为了收获倒伏方向不同的作物，弹齿的倾角应能调节。

当收获向前和向一侧倒伏的作物时，弹齿应调成向后倾斜15°

—30°

，并将拨禾轮降低和前移；

当收获向后倒伏的作物时，弹齿应调成向前倾斜15°

，并将拨禾轮降低和后移；

当收获直立作物时，弹齿可与地面垂直。

弹齿一般长60－200mm。

3.3拨禾轮的工作原理

3.3.1拨板的运动分析

拨禾轮工作时拨板的运动是一种复合运动，由拨板绕轴的回转运动和机器的前进运动复合而成，其运动轨迹可以由作图法求得（图3－2a）。

拨禾板上A0点的运动轨迹，先将A0点回转的圆周作m等分，然后用下式求出在拨板每转一等分时间间隔内机器前进的距离

（3-1）

式中：

Vm——机器前进速度（m/s）

n——拨禾轮转速（r/min）

由点1沿机器前进方向量取长度为S的线段，线段的端点1′即为拨禾板上的点AO在转过一等分圆周时的绝对位置；

同理，由点2、3……、m沿前进方向依次量取长度分别为2S、3S……、mS的线段,2′、3′……m′即分别为点A0转过2、3、……m等分圆周时的绝对位置。

连接点1′、2′……m′就得到了拨禾轮上拨板上A0点的运动轨迹。

设拨禾轮轴O0在地面上的投影点O为坐标原点（图3-2b），X轴沿地面指向前进方向，Y轴垂直向上，拨禾板外缘上一点由水平位置A0开始逆时针方向旋转，则其轨迹方程为：

（3-2）

（3-3）

R——拨禾轮半径

ω——拨禾轮角速度

H——拨禾轮轴离割刀的垂直安装高度

h——割刀离地高度

3.3.2拨禾板的正常工作条件

拨禾板运动轨迹的形状，决定于拨禾轮的圆周速度Vy与机器前进速度Vm的比值λ，λ称为拨禾速度比。

轨迹形状随λ值不同的变化规律如图3-3所示。

λ值从0变化到∞时，拨禾板的轨迹形状由直线（λ＝0）变化到短幅摆线（λ＜1）、普通摆线（λ=1）、长幅摆线（λ＞1）直至圆（λ=∞）。

要使拨禾轮完成对茎秆的引导、扶持和推送作用，就必须使拨禾板具有向后的水平分

速度。

轨迹曲线上各点切线的方向，就是拨禾板在各种位置时的绝对速度方向。

从图3-3分析可知，当λ≤1时，在轨迹曲线上的任何一点，均不具有向后的水平分速度。

只有当λ＞1时，即轨迹形状为长幅摆线（常称余摆线）时，运动轨迹形成扣环，在扣环下部，即扣环最长横弦EE′（图3-3）的下方，拨禾板具有向后的水平分速度。

由此可知，拨禾轮正常工作的必要条件是：

拨禾速度比λ＞1。

3.4拨禾轮主要性能参数的确定

3.4.1拨禾轮的直径

拨禾轮直径的确定与它所要完成的功能有关，其确定应遵循以下两个原则：

1．拨板进入禾丛时其水平分速度为零；

2．拨禾轮拨板扶持切割时应作用在禾秆割取部分的1/3处（即重心稍上方）。

如图3-4所示，根据以上两个条件，可以确定

（3-4）

L——作物自然高度

H——割茬高度

——入禾角

此时

（3-5）

则有拨禾轮的直径为：

（3-6）

D——拨禾轮直径

λ——拨禾速度比

通过调查得我国的玉米生长自然高度范围为1.8—3m,玉米秆茎的直径范围为25-50mm。

查农业机械学得拨禾速度比范围为1.2—2。

根据实际收获作业状况，分别取λ=1.5，L=2000mm，h=500mm，即有：

根据经验取D=1500mm

3.4.2拨禾轮的转速

由前面分析可知，拨禾轮正常工作的必要条件为λ＞1。

加大拨禾速比λ，拨禾轮的作用范围和作用程度都会增加。

但当机器速度Vm一定时，增加λ值，就要提高拨禾轮的圆周速度Vy，这将因拨禾板对作物穗部的冲击加大而使落粒损失剧烈增加。

因此，拨禾轮的拨禾速比λ的提高受到最大圆周速度的限制。

实践证明，拨板的圆周速度Vy一般不宜超过3m/s。

本设计中的收获机每小时收获作物8亩，机器的前进速度取

=0.9，由前面可知λ=1.5根据已确定的λ值和机器前进速度

的要求，可以确定拨禾轮的转速n。

（3-7）

又

（3-8）

式中n——拨禾轮的转速（r/min）

D——拨禾轮的直径（mm）

——机器前进速度（m/s）

λ——拨禾速度比

3.4.3割幅

割幅B按下式决定：

（3-9）

通过查资料得玉米理论谷草比β=0.5，华中地区玉米平均亩产范围300—500kg，于是取A=400kg，通过前面计算可知机器作业前进速度为

=0.9。

综上的：

q——设计喂入量（kg/s），根据生产需要，作物特性和机型及其大小而提出的，为给定值为2.5kg/s。

β——割下作物的谷草比（谷粒重／割下物总重）

A——作物的平均产量（千克／亩）

——联合收获机的平均作业速度（m/s）

3.4.4拨禾轮的功率消耗

拨禾轮在引导，推送茎秆过程中需克服茎秆弹性变形阻力，穗部重量，作物茎秆缠绕阻力及空转阻力等，其功率消耗可按下式作近似计算：

P——拨禾轮单位宽度上的切向阻力，取P＝394.5N／m；

B——拨禾轮宽度（m）

Vb——拨禾轮圆周速度（m/s）

3.5拨禾轮的工作过程分析

3.5.1拨禾轮的农业技术要求

每块拨板从开始接触未割作物，直到将已割作物向后推送并与之脱离接触，这是它完整的工作过程。

要使拨禾轮具有良好的工作质量，除了必须满足λ＞1的条件外，还应该满足工作过程中不同阶段的要求：

拨板在入禾时，其水平分速度应该为零，这样对穗部的冲击最小，可以减少落粒损失；

切割时，拨板应扶持作物茎秆，以配合进行切割，避免切割器将茎秆向前推倒；

茎秆切断后，拨板应继续稳定地向后推送，以清扫割刀，并防止作物向前翻倒或被向上挑起，造成损失。

3.5.2拨板的入禾角和拨禾轮安装高度分析

（1）拨板的入禾角

图3-5为拨禾轮的工作过程简图。

图中，假设拨禾轮轴安装在切割器的正上方，作物直立，作物高度为L。

拨禾轮作业时为了减少拨板对谷物的碰击，拨板进入禾丛时，其水平分速度应为零，即

（3-10）

则有：

（3-11）

取λ=1.5则拨板的入禾角ωt1为

（2）拨禾轮高度分析

由图3-6可以建立下列关系式：

L＋Rsinωt1＝h＋H（3-12）

而sinωt1=1/λ

代入整理可得拨禾轮的安装高度H为：

H=L＋R/λ－h（3-13）

H——拨禾轮的安装高度

h——割茬高度

R——拨禾轮的半径

λ——拨禾速比

L——所收获作物的自然高度

分别取h=500mm，R=750mm，λ=1.5，L=2000mm，得到拨禾轮的安装高度为：

H=L＋R/λ－h=2000+750/1.5－500=2000mm

3.6拨禾轮主轴的设计及校核

3.6.1主轴的设计

（1）初步确定轴的最小直径

由上面可知拨禾轮的转速n为17r/min,功率P为1.27KW。

选取轴的材料为45#钢，调质处理。

根据《机械设计》表15-3，取

=112mm，于是得

考虑轴还要承受拨禾轮的重力，暂取d=50mm。

（2）轴的结构设计

从左端开始确定尺寸，距左轴端60mm处根据周向要固定输入带轮选择了长为80mm的键，在距离第一个键的距离161mm选择了长为30mm的键，以周向固定偏心腹板，同时在偏心腹板左侧安装个2mm的挡圈以固定其轴向不偏移，为了防止偏心腹板和主腹板之间不发生干涉，两者之间的距离定为140mm。

两主腹板根据工作距离定为2100mm。

在轴右端74mm处用来安装轴套固定主腹板以及安装轴承以连接其支撑。

轴的总长为2534mm。

参照《机械设计》表15-2，取轴端倒角2

45°

，各处轴肩的圆角半径取R=2mm。

轴的具体结构如图3-6所示。

3.6.2主轴的校核

（1）轴上载荷

拨禾轮总重取140Kg，其它的重量基本可以忽略，主轴主要承受拨禾轮的重量，而且主轴不受扭矩，可以视其为心轴（只承受弯矩而不受扭矩），受力图见下面3-7：

（2）进行弯曲校核

45#调质钢的屈服强度

，抗弯截面系数

，最大受弯M=735

，经校核合格，故轴符合设计要求。

4切割器设计

4.1往复式切割器分析与设计

收获机械的切断装置由往复式和回转式切割器两种。

回转式切割器切割能力强，割后的植株容易集束，惯性力易于平衡。

但受圆盘刀直径的限制，工作幅较窄，适于对行收获的机具，并且机器前进速度不快，影响生产率的提高，结构也比较复杂，目前使用较少。

往复式切割器利用动刀片相对于护刃器上的定刀片作往复的剪切运动，将植株割断。

这种切割器工作质量好，结构简单，是有支撑切割，不需要高的切削速度，能完成不同行距和割幅的切割，实现了完全不对称收获，不会出现漏割，工作质量好，使用可靠，标准化生产易配套。

因此本课题采用往复式切割器。

4.1.1往复式切割器的结构

由于玉米茎杆粗而表皮硬，用于切割玉米茎杆的往复式切割器与切割稻麦用的往复式切割器相比，其切割行程s、动刀片间距t和定刀片间距t。

三者都较大。

往复式切割器有几种类型，本课题采用的

类型是用标准型切割器的零件间隔安装组成。

往复式切割器由动刀、护刃器、护刃器梁、压刃器、摩擦器、刀杆和定刀片等组成。

如图4-1：

护刃器尖端有护舌，护刃器上铆接定刀片。

切割时，护刃器和定刀片对茎秆起支撑作用，动刀由曲柄连杆机构驭动，做往复运动，使动刀片和定刀片构成稳定的剪切副。

动刀由许多齿刃刀片铆在刀杆上，刀头板与驱动连杆球铰联接，刀杆背和动刀片背贴抵在摩擦片上，用来保持稳定的

往复运动和防止过度磨损，如果摩擦片磨损后，可以将其前移或者是更换。

4.1.2往复式切割器切割原理

动定两刀片剪切茎秆的首要条件应能夹住或咬住茎秆，不至于滑脱，以进行稳定的剪切。

对动刀片和定刀片，必须满足下列条件：

（4-1）

式中:

，

—动、定两刀片的刃口斜角（与刀片纵轴线的夹角）;

—两刃口换住茎秆的临界角;

—动、定两刀片对茎秆的摩擦角。

由于玉米植株切割时受土壤支撑，随着切割高度的不同，田间实测的各

也不同，割茬越低，

越大。

本课题采用齿刃动刀片和齿刃定刀片，对于齿刃动刀片，齿尖首先进入茎秆表皮，将茎秆咬住，能够立即进行稳定剪切。

由于齿距远远小于玉米植株直径，等于有几把利剑同时刺切茎秆，因此剪切干净利索而且省力。

齿刃滑切线也较长。

往复式切割能否得到良好的工作质量和切割性能，其主要参数的设计至关重要，各主要参数如下:

1、护刃器间距。

护刃器起着保护刀片和引导茎秆的作用，往复式切割器切割茎秆分两个过程，首先是被动刀片推至护刃器间隔中产生横向弯曲，其次是随机器前进产生纵向弯曲，这都会使切割力增加，而茎秆切割最大弯曲取决于护刃器间