玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)CORNHARVESTMACHINEPICKINGMECHANISMDESIGN學(xué)生姓名誠信聲明本人鄭重聲明所呈交的本科畢業(yè)論設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名年月日目錄摘要1關(guān)鍵詞11前言211課題的目的212國內(nèi)外動(dòng)態(tài)2121國外的發(fā)動(dòng)態(tài)2122國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)213玉米收獲機(jī)摘穗形式分類3131立式摘穗輥型玉米收獲機(jī)3132臥式摘穗輥型玉米收獲機(jī)3133摘穗板型玉米收獲機(jī)42研究的主要內(nèi)容421摘穗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4221摘穗形式的確定4212總體方案的擬定43主要工作部件的設(shè)計(jì)531拉莖輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5311拉莖輥的直徑設(shè)計(jì)7312拉莖輥的轉(zhuǎn)速、間隙、長度的確定8313螺旋筋的設(shè)計(jì)832摘穗板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)833拉莖輥、摘穗板具體設(shè)計(jì)方案84傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算941摘穗傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)942軸的校核12421按扭矩初步確定軸徑13422軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13423軸的強(qiáng)度校核1543滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算16431軸承載荷校核17432軸承壽命校核1744平鍵的選擇與計(jì)算1745刮板式輸送裝置的設(shè)計(jì)1846機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)195總結(jié)20參考文獻(xiàn)20致謝21玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生彭馳指導(dǎo)老師翁偉（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長沙410128）摘要玉米作為我國第二大農(nóng)作物，與之相對(duì)應(yīng)的我國玉米收割機(jī)發(fā)展比較遲滯。本文的出發(fā)點(diǎn)正鑒于此，著重分析玉米收獲機(jī)的摘穗機(jī)構(gòu)，玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)是整個(gè)玉米收獲機(jī)械的核心部件，它最大程度地決定了玉米成熟期機(jī)械收獲作業(yè)質(zhì)量。本文對(duì)玉米收割機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)進(jìn)行了整體的機(jī)構(gòu)理論研究。分析國內(nèi)外的各種型號(hào)玉米收割機(jī)的不同摘穗方式，選擇一種合理使用的摘穗方式，并對(duì)其中的關(guān)鍵部位進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括拉莖輥、摘穗板和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行的可靠性。關(guān)鍵詞拉莖輥；摘穗板；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；收獲機(jī)CORNHARVESTMACHINEPICKINGMECHANISMDESIGNSTUDENTPENGCHITUTORWENWEI（COLLEGEOFENGINEERINGINSTITUTE，HUNANAGRICULTURALUNIVERSITY，CHANGSHA410128，CHINA）ABSTRACTCORNASTHESECONDLARGESTCROPINOURCOUNTRY,COMPAREDWITHTHECORRESPONDINGDEVELOPMENTOFCHINASCORNHARVESTEROFHYSTERESISTHESTARTINGPOINTOFTHISARTICLEISINVIEWOFTHIS,FOCUSINGONTHEANALYSISOFCORNHARVESTERPICKGUANGZHOUAGENCY,CORNHARVESTERPICKERISTHECOREPARTSOFTHECORNHARVESTMACHINE,ITWILLDETERMINETHEMAXIMUMMECHANICALHARVESTINGOPERATIONQUALITYCORNRIPENINGSTAGEINTHISPAPER,EAROFCORNHARVESTERPICKINGMECHANISMHASCARRIEDONTHEOVERALLORGANIZATIONTHEORYRESEARCHANALYSISOFVARIOUSMODELSATHOMEANDABROADDIFFERENTPICKINGEARSOFCORNHARVESTER,CHOOSEAREASONABLEUSEWAYOFPICKINGEARS,ANDTHEKEYPARTSFORTHEDESIGNANDCALCULATION,MAINLYINCLUDINGSTEMROLLER,PICKTHEEARPLATEANDTHETRANSMISSIONMECHANISMDESIGN,ENSURETHERELIABILITYOFTHEOPERATIONKEYWORDSPULLSTEMROLL；PICKTHEEARPLATE；TRANSMISSIONMECHANISM；HARVESTER1前言玉米收獲機(jī)是在玉米成熟或接近成熟時(shí)，根據(jù)農(nóng)藝要求，用機(jī)械來完成對(duì)玉米秸稈收割的作業(yè)農(nóng)機(jī)具。是針對(duì)新型能源開發(fā)和減輕農(nóng)民朋友勞動(dòng)強(qiáng)度而研究開發(fā)的一種新型農(nóng)業(yè)機(jī)械，一種價(jià)格低廉適合農(nóng)村小四輪普及，配套就能收割玉米秸稈的農(nóng)業(yè)機(jī)械。它縮短了農(nóng)民朋友的勞動(dòng)周期，讓人們從繁重的體力勞動(dòng)解放出來1。玉米收獲機(jī)主要由摘穗裝置、果穗輸送裝置、剝苞葉裝置、玉米秸稈和根茬處理裝置組成。用玉米收獲機(jī)，一次完成摘穗、剝皮、摘穗，同時(shí)進(jìn)行秸稈處理等多項(xiàng)作業(yè)，然后將不帶苞葉的果穗運(yùn)到場地，經(jīng)晾曬后進(jìn)行脫粒。其工藝流程為摘穗剝皮秸稈處理2。11課題的目的中國的玉米收獲一直處于一個(gè)落后的階段，甚至沒有走出模仿與測繪的階段，在玉米種植面積世界第二的中國，急需解決玉米機(jī)械收獲的問題,用機(jī)械化收獲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工收獲勢(shì)在必行，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最終形式，這是加快中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和必須的過程。本課題通過理論設(shè)計(jì)希望能夠?yàn)橛衩资斋@機(jī)的研發(fā)提供一些建議，立足中國的玉米機(jī)械收獲的現(xiàn)狀，展開研究，盡可能的去除和降低影響玉米摘穗裝置的所有不利因素和條件，盡快實(shí)現(xiàn)玉米收割的機(jī)械化，推動(dòng)玉米收獲機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，縮短與歐美發(fā)達(dá)國家之間的差距，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)中國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化邁向重要的一步。12國內(nèi)外動(dòng)態(tài)121國外的發(fā)展動(dòng)態(tài)國外玉米收獲機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家，玉米的收獲（包括籽粒和秸稈青貯）已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。由于其種植方式多為一年一季種植，收獲時(shí)玉米籽粒的含水率很低，大多數(shù)國家均采用玉米摘穗并直接脫粒的收獲方式。如美國的JOHNDEERE公司、CASE公司、德國的MENGLE公司、道依茨公司等的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機(jī)上換裝玉米割臺(tái)，并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米的聯(lián)合收獲3。122國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)近二十年來，我國相繼引進(jìn)了一些國外機(jī)型，如美國CASE公司的聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)，一次作業(yè)可完成玉米摘穗、脫粒的作業(yè)。由于我國北方玉米產(chǎn)區(qū)尤其是小麥、玉米一年兩茬輪作種植區(qū)，玉米收獲時(shí)籽粒含水率高達(dá)35以上4，采用直接脫粒方式收獲，籽粒破碎率十分嚴(yán)重，據(jù)1980年9月在河北省欒城縣萬畝方試驗(yàn)站測定，美國CASE公司的1440型聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)后收獲玉米時(shí)，籽粒破碎率平均為14，最高達(dá)到30，總損失率達(dá)到205。而且這種直接脫粒的收獲方式也不利于玉米后熟，使產(chǎn)量降低，并且玉米的莖稈不能粉碎還田或回收利用3。因此這類機(jī)具不適應(yīng)我國兩茬輪作種植區(qū)高含水率玉米的收獲作業(yè)。13玉米收獲機(jī)摘穗形式分類131立式摘穗輥型玉米收獲機(jī)立式摘穗輥型玉米收獲機(jī)是指摘穗輥與地面的水平夾角大于60。配置的玉米收獲機(jī)，作業(yè)過程玉米植株從根部被切斷后，由夾持部分夾持送往摘穗部分，最后進(jìn)入相對(duì)旋轉(zhuǎn)的摘輥中，在擠壓和沖擊的雙重作用下將玉米果穗摘掉；果穗掉落進(jìn)入升運(yùn)器被送往果穗箱或剝皮裝置，秸稈等則由后面的粉碎裝置粉碎還田，或切碎回收，沒有粉碎裝置的便整株放鋪在地面。這種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是收獲損失率小、秸稈處理方便。其中玉米收獲機(jī)的收獲損失包括落粒損失和落穗損失兩種情況。落粒損失存在于整個(gè)的收獲過程中，在摘穗環(huán)節(jié)比重占得最大，這是由摘穗時(shí)果穗與摘輥之間的碾壓和碰撞所造成的。立式摘穗輥型玉米收獲機(jī)的摘穗輥是前傾的，果穗被摘落后會(huì)直接落入到升運(yùn)器中，沒有經(jīng)過碾壓過程，因此落粒損失較少。玉米秸稈作為可再生資源，可以粉碎還田，也可以用作燃料、或飼料、還可作為建筑材料和輕工原料等。因此，對(duì)玉米收獲后之后的秸稈，處理方式也會(huì)有不同的要求。立式摘穗輥相對(duì)來說后面的空間開闊，所以配置不同的秸稈處理部件相對(duì)簡單。例如，如果安裝粉碎還田的裝置就可實(shí)現(xiàn)秸稈的粉碎還田，如果安裝了切碎拋送裝置就可實(shí)現(xiàn)莖稈的切段回收，如果安裝鋪放裝置就可實(shí)現(xiàn)整株秸稈的回收利用。當(dāng)然也存在缺點(diǎn)，那就是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并且工作的可靠性不好。132臥式摘穗輥型玉米收獲機(jī)臥式摘穗輥型玉米收獲機(jī)是指摘穗輥與地面的水平夾角成25。35。左右配置的玉米收獲機(jī)。工作過程是玉米植株通過導(dǎo)錐進(jìn)入相對(duì)旋轉(zhuǎn)的摘輥中，在與之?dāng)D壓和沖擊的共同作用下玉米果穗被摘掉；通過升運(yùn)器把掉落的果穗送往果穗箱或剝皮裝置，秸稈則被放置在地面或被后面的粉碎器粉碎還田6。優(yōu)點(diǎn)由于結(jié)構(gòu)較為簡單，所以作業(yè)時(shí)候的可靠性較高，并且這種機(jī)型是目前我國研制和生產(chǎn)的玉米收獲機(jī)的主要機(jī)型。缺點(diǎn)作業(yè)時(shí)摘穗損失較大并且秸稈處理方式相對(duì)單一。由于摘穗輥為臥式配置，所以摘落的果穗不能馬上進(jìn)入果穗升運(yùn)器，果穗和摘穗輥的接觸時(shí)間過長，摘輥會(huì)對(duì)果穗的反復(fù)沖擊和擠壓，從而造成斷穗和籽粒損傷增加。另外，由于臥輥式玉米收獲機(jī)摘穗部件下方的可用空問相對(duì)較小，所以對(duì)秸稈的多用途處理很難實(shí)現(xiàn)7。133摘穗板型玉米收獲機(jī)摘穗板是20世紀(jì)70年代以后新興的種新型摘穗機(jī)構(gòu)，它與臥式摘穗輥型收獲機(jī)在結(jié)構(gòu)上類似，也是站稈式摘穗，莖稈粉碎還田，或平鋪在田間待回收利用，是在臥式拉莖輥的正上方安裝摘穗板而成。這種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)摘穗損失率較小，其實(shí)摘穗板型玉米收獲機(jī)正是為了克服臥式摘穗輥型收獲機(jī)存在的摘穗損失大這一缺點(diǎn)而改造設(shè)計(jì)而成的。作業(yè)時(shí)由摘穗板下面的拉莖輥牽引著莖稈向下，當(dāng)果穗與摘穗板之間接觸時(shí)產(chǎn)生沖擊力，果穗便這樣被摘落。過程當(dāng)中果穗與拉莖輥并沒有發(fā)生接觸，所以，從這個(gè)角度考慮，它減少了摘穗損失率。缺點(diǎn)摘穗力量大，拉斷或折斷的秸稈會(huì)比較多。摘穗板型玉米收獲機(jī)摘穗時(shí)依靠的主要是摘穗板在運(yùn)動(dòng)中對(duì)果穗產(chǎn)生的沖擊。所以當(dāng)果穗上的果柄與秸稈的連接強(qiáng)度大于秸稈間的斷裂強(qiáng)度時(shí)，斷秸稈便由此產(chǎn)生。特別是有玉米螟等病蟲害的季節(jié)，斷秸稈會(huì)更容易出現(xiàn)。由于斷秸稈在處理上相對(duì)困難，會(huì)給之后的輸送、剝皮及清選等環(huán)節(jié)帶來不少麻煩。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明證明，摘穗板型收獲機(jī)在收獲玉米時(shí)，果穗箱中出現(xiàn)的斷秸稈大約2030左右8。2研究的主要內(nèi)容分析玉米收獲機(jī)的摘穗機(jī)構(gòu)，以摘穗板、拉莖輥的方式為主要研究內(nèi)容。確定輸送裝置的形式及其結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)繪制部裝圖和若干零件圖。對(duì)工作核心部件摘穗機(jī)構(gòu)的摘穗板和拉莖輥進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制，對(duì)主要零部件進(jìn)行校核計(jì)算。21摘穗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)211摘穗形式的確定摘穗機(jī)構(gòu)有立式摘穗輥型，臥式摘穗輥型和摘穗板型三種主要型號(hào)，每種型號(hào)都有不同的特點(diǎn)和適用地況，需要選取一個(gè)比較合理的和應(yīng)用較為普遍的結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行研究和分析改進(jìn)，因此需要對(duì)這三種摘穗機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析篩選，選出一種進(jìn)行理論設(shè)計(jì)研究。由拉莖輥與摘穗板組合式的摘穗機(jī)構(gòu)，收獲損失小，籽粒破損率低，生產(chǎn)率高，因此選為研究的對(duì)象。212總體方案的擬定為了與國內(nèi)的實(shí)際情況相匹配，不能一味照搬國外的數(shù)據(jù)，因此，需要實(shí)際的考察國內(nèi)的農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械，主要是指與摘穗機(jī)構(gòu)配合的拖拉機(jī)的馬力等配套設(shè)施。因?yàn)橹袊r(nóng)村多以小型拖拉機(jī)形式為主，所以本設(shè)計(jì)主要從簡單的小馬力的拖拉機(jī)作為動(dòng)力源進(jìn)行設(shè)計(jì)。與拖拉機(jī)聯(lián)接方式懸掛式；摘穗輥型式摘穗板拉莖輥組合配套動(dòng)力1825馬力拖拉機(jī)；工作行數(shù)2行作業(yè)速度46KMH124563圖1整機(jī)示意圖FIG1THEWHOLEMACHINESCHEMATICDIAGRAM1邊傳動(dòng)箱2摘穗傳動(dòng)箱3拉莖輥4果穗輸送機(jī)5摘穗板6機(jī)架1EDGETRANSMISSIONCASE2PICKTHESPIKETRANSMISSIONCASE3PULLSTEMROLL4EARCONVEYOR5PICKTHEEARPLATE6THECHASSIS整機(jī)采用懸掛式作業(yè)方式，摘穗部件采用摘穗板拉莖輥的組合方式。其工作過程如下分禾器從根部將莖稈扶正并導(dǎo)向撥禾鏈。撥禾鏈將莖稈引向摘穗板和拉莖輥的間隙中。每行有一對(duì)拉莖輥；將莖稈強(qiáng)制向下方拉引。在拉莖輥的上方設(shè)有兩塊摘穗板。兩板之間的間隙（可調(diào)）較果穗直徑為小，便于將果穗摘落。3主要工作部件的設(shè)計(jì)31拉莖輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)拉莖輥之前，我們需要了解的是拉莖輥的工作原理和一些必要的參數(shù)情況，下面將逐一介紹。拉莖輥一般由前后兩段組成，前段為帶螺紋的錐體，主要起引導(dǎo)和輔助喂入作用。后段為拉莖段，其斷面形狀有四葉輪形、四棱形、六棱形等幾種9。玉米收獲機(jī)需要完成摘穗過程的基本條件（1）能抓取莖稈的基本條件，下圖所示為拉莖輥?zhàn)ト∮衩浊o稈時(shí)的簡化示意圖。NXTAA0莖稈開始喂入莖稈喂入后圖2拉莖輥?zhàn)ト〗斩挼臈l件FIG2PULLSTEMROLLERSCRAPINGOFTHESTRAW設(shè)兩拉莖輥為圓柱形斷面，當(dāng)秸稈在喂入機(jī)構(gòu)的作用下與拉莖輥接觸時(shí)，拉莖輥對(duì)秸稈端部便產(chǎn)生支反力N和抓取力T，拉莖輥能抓取秸稈的條件是TXNX,即TCOSANSINA（1）而TNU式中，U拉莖輥對(duì)秸稈的抓取系數(shù)；A對(duì)秸稈的起始抓取角。代入上式得NUCOSANSINA（2）簡化得UTANA即拉莖輥對(duì)秸稈的起始抓取角A的正切值應(yīng)小于對(duì)秸稈的抓取系數(shù)U10。（2）摘穗板擋下果穗的條件拉莖輥在工作中不斷向后方拉引秸稈，而果穗被摘穗板擋住。當(dāng)拉引秸稈的力大于秸稈前進(jìn)阻力和果穗摘斷力時(shí)，則果穗被拉斷，落在摘穗板上。滿足此條件的受力分析如下圖所示。果穗NJXTYJA摘穗板圖3擠落果穗的受力分析FIG3PUSHDOWNTHEFORCEANALYSISONTHEEAR設(shè)拉莖輥對(duì)秸稈的水平拉引力為TJX，秸稈進(jìn)入拉莖輥的阻力為NJX，拉斷果穗所需的力為RG，則拉斷果穗的條件為TJXNJXRG2（3）即TJCOSANJSINARG2NJ（UJCOSASINA）RG2NJNJXCOSANJY（UJTANA）RG2式中，A拉莖輥對(duì)秸稈的平均摘取角；UJ拉莖輥對(duì)秸稈的抓取系數(shù)；RG果穗的拉斷力，R385527N（前者為果穗從穗柄上的拉斷力，后者為果穗連同穗柄從秸稈上的拉斷力）；NJY拉莖輥對(duì)秸稈的垂直擠壓力，與秸稈壓縮率成正比，與拉莖輥間隙的選擇有關(guān)。311拉莖輥的直徑設(shè)計(jì)拉莖輥的直徑和工作間隙直接影響拉莖輥對(duì)莖稈的抓取能力和摘穗效果，有兩種情況，其一直徑大，則有利于莖桿的抓取，但秸稈容易拉斷，形成斷秸稈多。其二如果直徑過小，則會(huì)對(duì)莖稈的抓取能力有所降低，根據(jù)田間的試驗(yàn)和預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果表明，拉莖輥的直徑選取80102毫米的時(shí)候摘穗效果達(dá)到最好，在本設(shè)計(jì)中，取拉莖輥直徑為8011。312拉莖輥的轉(zhuǎn)速、間隙、長度的確定PLEASECONTACTQ3053703061GIVEYOUMOREPERFECTDRAWINGS據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，拉莖輥的線速度V是拉莖輥能保證正常工作的重要因素，當(dāng)V過小時(shí)，容易對(duì)拉莖輥輥造成堵塞；當(dāng)V過高時(shí)，會(huì)增加落損失。一般將拉莖輥的轉(zhuǎn)速定位8001022轉(zhuǎn)分，本設(shè)計(jì)取800轉(zhuǎn)分，拉莖輥的水平傾角與臥式摘穗輥相近，為25。35。，拉莖輥的間隙可調(diào)，為2030毫米。拉莖輥前段為帶螺旋的錐體，起引導(dǎo)和輔助喂入作用，后段為拉莖段，防止秸稈堵塞，拉莖輥的工作長度在各機(jī)型上差別較大，但多數(shù)為600800毫米，考慮到本摘穗機(jī)構(gòu)較小，取長度600MM12。313螺旋筋的設(shè)計(jì)螺旋筋一般是焊接或者直接鑄造在拉莖輥體上的螺旋突起，在設(shè)計(jì)的理論上，它分別起到兩個(gè)作用，一是有效的向下拉伸玉米的莖稈并使之順利的通過拉莖輥輥，二是起到一個(gè)類似螺旋推進(jìn)器的作用，使玉米莖稈向后運(yùn)動(dòng)而不會(huì)出現(xiàn)堵塞情況13。所以需要螺旋筋的升角與玉米莖稈在拉輥間的運(yùn)動(dòng)存在有很大關(guān)系。同時(shí)螺旋筋升角的選擇還與摩擦角有關(guān)。玉米莖稈運(yùn)動(dòng)在拉莖輥間隙，產(chǎn)生的向后的動(dòng)力主要是靠螺旋筋旋轉(zhuǎn)側(cè)面而產(chǎn)生的推力，此時(shí)的情況相當(dāng)于玉米莖稈滑動(dòng)在螺旋筋上，因此螺旋筋的升角必須要小于玉米莖稈相對(duì)于螺旋筋的自鎖摩擦角，否則將會(huì)發(fā)生自鎖現(xiàn)象14。于是拉莖輥的材料用封閉的無縫管做主體，外面為45方剛做成的斜筋，這里螺旋筋的升角選取為25。32摘穗板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘穗板位于拉莖輥的上方，工作寬度與拉莖輥工作長度相同。為減少對(duì)果穗的擠傷，常將摘穗板的邊緣制成圓弧形。摘穗板的間隙可調(diào)，入口間隙為2235毫米，出口間隙為2840毫米15。33拉莖輥、摘穗板具體設(shè)計(jì)方案根據(jù)以上對(duì)拉莖輥原理的分析，并參考國外先進(jìn)的收獲機(jī)型，設(shè)計(jì)本機(jī)的時(shí)，拉莖輥由兩部分組成剛。前段為帶螺旋的導(dǎo)向錐，后段為拉莖端。如圖所示導(dǎo)向錐為拉莖輥輥的導(dǎo)向部分，它的上面是焊接的導(dǎo)向筋具有導(dǎo)向作用，可將玉米秸桿向右輸送進(jìn)摘穗段，左右拉莖輥的導(dǎo)向筋旋向相反并且相錯(cuò)開180放置。其中，拉莖段為整個(gè)拉莖輥的核心工作部件，絕大部分的果穗摘取段在橫拉莖上完成。它的上面分別焊有主螺旋筋、橫拉莖筋16。1螺旋筋具有向后、向下拉動(dòng)秸桿的作用，并有一定的摘穗作用。2橫拉莖筋的作用，向下快速拉動(dòng)秸桿以使其達(dá)到摘穗位置，并有一定的摘穗作用。4傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于摘穗機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)如下所示12345圖4傳動(dòng)部分示意圖FIG3THETRANSMISSIONPARTOFTHESCHEMATIC1邊傳動(dòng)箱輸入動(dòng)力2鏈輪3直齒輪4軸承N2055拉莖輥1EDGEINPUTPOWERTRANSMISSIONCASE2SPROCKET3SPURGEAR4BEARINGN2055PULLSTEMROLL41摘穗傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)在拉莖輥的工作過程中，是一對(duì)一起工作的，所以他們的轉(zhuǎn)速是一樣的。齒輪的齒數(shù)也一樣。具體的數(shù)據(jù)為與之配合的出輪輻已知輸入功率P15KW，小齒輪轉(zhuǎn)速，N1800RRAIN，齒數(shù)比U1，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并假設(shè)該機(jī)器的工作壽命為5年設(shè)每年工作50天，兩班制，并且?guī)捷斔蜋C(jī)工作平穩(wěn)轉(zhuǎn)向不變。拉拉圖5摘穗傳動(dòng)箱FIG4PICKTHESPIKETRANSMISSIONCASE1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)根據(jù)傳動(dòng)方案，選取直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。本變速箱為農(nóng)業(yè)機(jī)械配套使用，轉(zhuǎn)速不高，故選用7級(jí)精度。材料選擇。選擇齒輪材料為45，齒面滲碳淬火，硬度為4045HRC。選取齒輪齒數(shù)Z1Z2242按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)下面的設(shè)計(jì)全部參考機(jī)械設(shè)計(jì)第二冊(cè)上的計(jì)算公式18。由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即23112TETHKTZD（4）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值選擇載荷系數(shù)KT13計(jì)算齒輪傳遞的扭矩T1955105P1N19551055800NMM5969104NMM由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取齒寬系數(shù)04D由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189812AMP由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)按齒面硬度查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限HLIM1600MPA計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1N260N1JLH60800L284051536108由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1KHN2090計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式得LIM12096540HNHMPAS（3）計(jì)算計(jì)算齒輪分度圓直徑DT，代入的值PLEASECONTACTQ3053703061GIVEYOUMOREPERFECTDRAWINGS將數(shù)據(jù)代入后得KHB112018（106042）042023103844331166由于BH425，KHB1423，KFB135故載荷系數(shù)KKAKVKHAKHB1112121166156按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓的直徑，3/12TTDM計(jì)算模數(shù)M；MD1Z1122245MM（4）幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑D1D2MZ245MM120MM計(jì)算中心距A（DD2）（120120）2120MM計(jì)算齒輪寬度BD104120MM48MM取B1B248MM驗(yàn)算9785N1TTFDNMM2038NMM100NMM197854ATKFB結(jié)論合格。42軸的校核傳動(dòng)軸示意圖如下圖6主傳動(dòng)軸FIG5THEMAINDRIVESHAFT如圖所示傳動(dòng)軸的剛度和強(qiáng)度是否滿足要求是整個(gè)變速箱能否正常工作的核心。所以，本文對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行理論分析和計(jì)算。鏈輪傳遞的功率P6馬力，齒輪傳遞的功率P3馬力，轉(zhuǎn)速N800RMIN，齒輪的齒寬B26MM，齒數(shù)Z24，模數(shù)4421按扭矩初步確定軸徑選擇軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，得材料械性能數(shù)據(jù)為650MPA，360MPA，270MPABS1155MPA，E215105MPA1初步計(jì)算軸徑，由于材料為45鋼，取A115，則得DMIN212MM331580PAN考慮到加鍵，需將其軸徑增加，故取直徑為25MM。422軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度選擇軸承為圓柱滾子軸承N205型20，為便于軸承的裝配，取軸承處的直徑為25MM，軸肩的尺寸設(shè)計(jì)為91MM裝齒輪處的軸徑為25MM，適合直齒輪的安裝，選擇的平鍵尺寸為BXHXL8MMX7MMX48MM，軸肩應(yīng)該比其長，取D2的尺寸為134MM在處選擇圓柱滾子軸承N206型，根據(jù)其尺寸，可取為34MM，段長42MM在處要進(jìn)行軸肩定位，故尺寸大于，取36MM，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，取軸環(huán)寬度為32MM。在處軸要與拉莖輥進(jìn)行配合，選擇的平鍵尺寸為BXHXL10MMX8MMX30MM，取該處軸徑34MM，長度長于L，取40MM。（1）軸的受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T126360NM439508齒輪的圓周力FT54917N122634DMZ齒輪的徑向力FRFTTANAN54917TAN20。19988N鏈輪所產(chǎn)生的圓周力FO57681N1263094TD（2）求支反力在水平平面內(nèi)的支反力由MA0得RCY（AB）FRA0（7）RCY5879N1983072RFABRAYFRRCY19988587914109N在垂直平面內(nèi)的支反力由MA0得FTARCZAB0（8）RCZ16152N54917302TAB由M0得RAZFTRCZ549171615238765N由于F0的作用，在支點(diǎn)A,C的支反力由M0得F0CRAOAB0（9）RAO75777N057681342FCABRCOFORAO5768175777133458N作彎矩和扭矩圖齒輪的作用力在水平平面的彎矩MBZRAZA387650031163NM齒輪的作用力在垂直平面的彎矩MBYRAYM由齒輪作用力在B截面作出的最大合成彎矩MB1238NM22224316BYZ由FO作用而作出的彎矩MBOFOC5768101347729NM該彎矩的作用平面不定，但當(dāng)其與上述合成彎矩共面時(shí)是最危險(xiǎn)情況。這時(shí)其彎矩為二者之和，則截面B的最大合成彎矩為MBMBMBO123838655103NM計(jì)算扭矩T12636NMT27908NMABCR579NR1409NF198NM63R1652NF54917NR3865M27908N263NMACBA圖7扭矩圖FIG6THETORQUEFIGURE423軸的強(qiáng)度校核（1）確定危險(xiǎn)截面根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖如下圖所示，截面C處彎矩最大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中；截面B處彎矩最大，且有齒輪配合與鍵槽引起的應(yīng)力集中，故屬于危險(xiǎn)截面。現(xiàn)對(duì)B截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。（2）安全系數(shù)校核計(jì)算由于該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的剪應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅值為65103482106482BAMMPAW式中W抗彎斷面系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得3632CM由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力M0，2621AMSK式中一45鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限，得270MPA11K一正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，K15，按配合K16，故取K16一表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)過車削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得090一尺寸系數(shù)，由機(jī)械手冊(cè)查得08922剪應(yīng)力幅值為472MPA6123079MAPTW式中WP抗扭斷面系數(shù)由機(jī)械手冊(cè)查得WP279CM3279106M3152ASK式中45鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，155MPA11K剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，K25表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)過車削加工后，得090一尺寸系數(shù)，由機(jī)械手冊(cè)查得08923平均應(yīng)力折算系數(shù)，查得021軸B截面的安全系數(shù)2342265SS1325結(jié)論該B截面是安全的此時(shí)軸的校核已經(jīng)完成。已經(jīng)得到了軸的安全性結(jié)論，但是我們并不能直接的看到軸的各個(gè)部位的受力情況，只能憑空想象其中的受力情況，會(huì)給有關(guān)軸的研究和分析帶來一定的困難和阻礙，不利于研究工作的下一步進(jìn)行。以此為出發(fā)點(diǎn)，為了解決這一問題，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，為了更直接的看到軸的各部分的受力情形，需要繪制一個(gè)軸的載荷分布圖7。從該圖中可以將計(jì)算數(shù)據(jù)變的非常直觀化，這樣可以更明顯的看到各部分的受力大小、扭矩的大小和危險(xiǎn)截面。圖7中提供了軸的示意圖，軸的受力簡化圖和軸的受力分析圖。使抽象的數(shù)據(jù)具體化。通過該圖我們可以直觀的看到軸的各個(gè)部份所承受載荷的緊密程度、扭矩的大小，可以為后續(xù)的繼續(xù)分析工作提供一個(gè)較好的借鑒和參考。同時(shí)也可以為以后關(guān)于傳動(dòng)軸部分的改進(jìn)提供一個(gè)良好的前提。43滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算已知裝軸處軸徑D125MM，D234MM，轉(zhuǎn)速N800RMIN，選用圓柱滾子軸承N205E，軸承支座反力RA75777N，RC133458N據(jù)此可分別求出裝配在A，C處兩個(gè)軸承所承受的徑向載荷FAR、FBRFARRA75777NFBRRB133458N431軸承載荷校核對(duì)深溝球軸承，其徑向基本額定載荷10160PRHTFNCL式中CR基本額定載荷，查表6224的CR275KN載荷系數(shù)，查表166取1PFPFP當(dāng)量動(dòng)載荷溫度系數(shù)，查表814的1TFTF基本額定壽命，本機(jī)預(yù)設(shè)壽命6000HHLHLN軸承轉(zhuǎn)速，N800RMIN壽命指數(shù)，對(duì)球軸承103將以上數(shù)據(jù)代入上式，得3106108275P得P37878N故在規(guī)定的條件下，N205E，N206E軸承可承受的最大徑向載荷為37878N，大于軸承實(shí)際承受的徑向載荷FBR133458N。故所選軸承合格432軸承壽命校核當(dāng)量動(dòng)載荷PFP（XFRXFA）11式中FR徑向載荷，F(xiàn)A軸向載荷，兩軸承的軸向載荷均為0N查表817的X1于是可計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷PAFPXFAR117577775777NPBFPXFBR11133458133458N驗(yàn)算軸承的壽命LHLAH316105H8000H10663002758ACNLBH575104H8000H366114005BP由壽命校核結(jié)果可以看出兩軸承的壽命均大于設(shè)計(jì)壽命，故所選軸承合格。44平鍵的選擇與計(jì)算（1）類型選擇選A型鍵（2）尺寸選擇查表41選擇軸1、2段平鍵BHL10MM8MM80MM、5段平鍵BHL8MM7MM30MM（3）強(qiáng)度驗(yàn)算查表得需用應(yīng)力60MPA1、2段鍵與鍵槽接觸長度LLB70MM2259MPA60MPA47908125TDHL式中D鍵槽處的軸徑H平鍵的寬度T轉(zhuǎn)矩5段鍵與鍵槽接觸長度LLB22MM2738MPA60MPA42631057TDHL由校核結(jié)果可得鍵的擠壓應(yīng)力均小于許用擠壓應(yīng)力，故此鍵能安全工作。45刮板式輸送裝置的設(shè)計(jì)刮板式輸送裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)采用刮板式輸送裝置為果穗的輸送方式，輸送裝置由輸送槽體、主動(dòng)軸和被動(dòng)軸、主被動(dòng)鏈輪及滾子鏈和滾子鏈上方安裝的橡膠刮板組成。輸送槽體由鋼板、帶鋼、角鐵焊合而成，是輸送槽的主骨架其中，輸送槽主動(dòng)鏈輪位于升運(yùn)器前端，被動(dòng)鏈輪在后端。（2）擋板式升運(yùn)器的工作參數(shù)的確定由相關(guān)資料實(shí)驗(yàn)得輸送機(jī)額定功率為2馬力由整機(jī)的作業(yè)速度和玉米的實(shí)際株距確定其速度為28M/S根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可知，玉米穗長度一般情況下不超過200毫米，故可定輸送槽的寬度為230毫米左右。12345圖7刮板式輸送裝置FIG7SCRAPERCONVEYER1主動(dòng)鏈輪2主動(dòng)軸3輸送槽體4被動(dòng)軸5橡膠刮板1THEDRIVESPROCKET2DRIVESHAFT3CONVEYINGTUB4DRIVENSHAFT5RUBBERSCRAPER46機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)的機(jī)架由支撐架，機(jī)架板組成，摘穗板固定在機(jī)架上。機(jī)架德文前端用來固定傳動(dòng)箱，機(jī)架的中部放置拉莖輥和刮板式運(yùn)輸裝置，在下部分安放撥禾鏈輪以及撥禾箱等。機(jī)架在設(shè)計(jì)的時(shí)候出了在固定位置和承重的部位采用方鋼外，其他的部位一般采用一定厚度的鋼板即可滿足需要，這樣可以降低配重，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)更加合理化，機(jī)架結(jié)構(gòu)如下圖所示25。機(jī)架摘穗板支撐架圖8機(jī)架圖FIG8FRAMEFIGURE因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)主要針對(duì)摘穗部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以關(guān)于機(jī)架的設(shè)計(jì)就此簡單的介紹。5總結(jié)該課題設(shè)計(jì)的玉米摘穗機(jī)構(gòu)主要有摘穗部件和傳動(dòng)箱