韭菜收割机设计说明书范文

第二章设计方法与实现

2.1引言

韭菜收割机的设计过程从对韭菜收割的机械化转换，总结普通农业机械的运动模式和功能实现，到具体机构的设计构思和分析计算，产品模型的建立，工程分析和设计制造，一步一步完整走过，让整个设计路程圆满而成果丰硕。其中，数字化的设计方法和基于特征的参数化设计系统让设计过程高速而有效，对这个设计过程起到了关键性的作用。

韭菜收割机是在对常用的农业机械进行了初步探索下进行的，对农机的普遍机构进行了深入研究，并从中提取出农业机械通用的结构和使用的设计，将其精华注入到这款韭菜收割机中，力求使这款韭菜收割机能更加实用，更加合理，以弥补设计实践上的经验不足。在设计过程中，我们对部分机构进行了功能实现性的设计，机械设计分析和理论设计计算，从割刀的设计、皮带链条的设计选用到曲柄摇杆机构的急回特性应用，多方面设计研究让收割机模型更加合理。

2.2设计内容

机械产品的设计是一个多因素、多环节、反复进行的复杂过程，它包括零部件的结构形状和尺寸位置关系的设定、材料选择、装配、工艺标准、加工制作等过程，而基于二维制图的机械设计步骤繁琐，没有直观的立体呈现，缺乏必要的形象实际的力学分析等工作，且效率低，质量无法保证。当CAD,连同CAE、CAM 技术应用于现代机械设计时，这些传统的弊端一一解决，不仅提高了工作效率，而且将设计过程变得更加轻松，更加直观，更加实际和有效。这些基于特征的参数化系统在众多设计软件中体现，如Solidworks等，已成为现阶段必不可少的设计工具。

特征描述是三维造型设计的关键。Solidworks的特征设计让机械设计更加方便和高效，同时立体化设计让设计更加人性化和高度视觉美感。在对韭菜收割机进行机械设计时，主要依托Solidworks这款三维设计软件，通过它的CAD、CAE、CAM技术，进行基于参数化的模型构建，力学分析，动画仿真，模拟加工等工序。基于参数化的设计系统不仅提高了工作效率，而且将设计过程变得更加轻松，更加直观，更加实际和有效。

2.3收割机运动实现

总体而言，这款收割机是以链轮链条传动为主，五条链条协调分布，将动力传递给各个运动机构，加之皮带传输收获的韭菜，并用皮带与农用手扶拖拉机进行连接，为收割机带来动力。

图2- 1 V带传动示意图

在与手扶拖拉机的连接中，采用了V型带传动，如图2- 1所示。带传动是一种挠性传动，具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中应用广泛。其中，V型带因横截面呈等腰梯形，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力，因而V型带允许的传动比大，结构紧凑，且大多数V型带已标准化。用V型带传动更能适应农用机械的要求，其低廉的价格使收割机成本降低，更适应广大农民的需求。

链条传动是农业机械中非常普遍的一种传动方式，它符合农业机械生产的要求。与带传送相比，链传送能保持准确的平均传送比，传送效率较高，且安装不需太过紧密，对轴上的径向压力较小，其较小的整体尺寸也能节省空间。此外，制造与安装精度要求较低，成本也低。图2- 2所示为链条传动模型。

图2- 2 链条传动模型

曲柄轴是本次设计的韭菜收割机中一个比较重要的部分，它将链条传来的动力经过曲柄上的曲柄传递给拉杆，并由拉杆带动铲刀的运动。曲柄轴在工作时做

匀速转动，曲柄的循环转动巧妙的转换成了拉杆的线性运动，并带有曲柄摇杆的急回特性，让铲刀的运动更加有利于韭菜的切割。

割刀的设计及运动实现：为了更好地实现韭菜的切割，可以先了解了切割器的分类，切割器按照切割原理的不同分为有支撑和无支撑切割，经过查找文献可以得知：无支撑切割时，植物茎秆相当于悬臂梁，如果要想可靠的得以切割，那么要求茎秆的惯性力与反弹力应大于或等于切割的力，这种切割方式应尽可能的降低割刀的位置，并且还要有相当高的切割速度。据试验得，对于韭菜之类的细茎秆的植物切割速度应为35-40m/s。这就对机械设备提出了很高的要求，上面已介绍链传动在农业机械机械中被广泛应用，这款收割机也是如此，链传动不宜用于高速传动中。而对于茎秆细小且刚度较小的植物，取有支撑点的切割就显得尤为必要了，以小麦为例，试验得，在有支撑的切割中，0.3-0.6m/s的割刀速度，小麦被压扁和撕破，且阻力有大减小；>0.6m/s时，小麦茎秆被压扁和撕破的现象消失，阻力减少缓慢，当割刀速度大于0.8m/s时，应该就可以可靠切割了。所以此收割机模型选择了有支撑的切割器。

本款收割机选择了平面机构作为切割器的支架。然后就是割刀形状的确定了，为了使机械得到高效的利用，利用双面刀来进行切割，如图2- 3所示。

图2- 3 双刃刀切割示意图

首先，将摇杆即中间的杆2旋转到极位，然后，在装配体环境下，生成新的零件（即至上而下的设计顺序），为了更好地设计我利用日常生活中模锻的方法，先做成一块大的铁皮作为原材料，再以此原材料的一个面为基准面做草图，切割出割刀的一个刀刃；最后就是将摇杆旋转到另一个极位，以同样的方法做出另一个刀刃。这样整个刀的形状就出来了，然后再利用Solidworks simulation做刀形状设计的优化。最后确定出刀最合理的外形，加工出刀刃。

拨禾器的作用顾名思义就是将韭菜苗扶正，以便收割。拨禾器采用类似于小麦收割的样式，采用条状的拨齿进行拨禾。拨禾齿在重力的作用下保持竖直，并在遇到地面或是收割机机体时进行轴向转动，以实现正常的转动。这种结构的拨禾器结构简单，重量相对较轻，制造成本低，应用于割晒机及中小型联合收割机

上，在对拨禾齿进行细化和采用橡胶材料后，其对作物的打击作用已较小，比较适合韭菜的收割。它由拨板、辐条、拨禾齿、轴和轴承等组成。工作时，拨禾器相对侧板作回转运动，拨板则起到拨禾、扶禾切割和拨送禾秆的作用。

2.4 链条传动设计计算

链轮链条的使用已经标准化，接下来需要做的就是根据现实的需要，适当的选择标准件，使之符合力学和传动要求。链轮链条的选择关系到整个动力的传输，空间的设计，工件的受力以及发动机功率的选择，对整个韭菜收割机的设计起着比较重要的作用。

链轮链条的设计有一定的公式，经过查找，得到以下关键性的几个公式： 扭矩：2000

n 9550d F P M N ⨯=⨯=

m N ⋅ 功率：9550

1000n M v F P N ⋅=⋅= kW 拉力（静）:d

M v P F N ⨯=⨯=20001000 N(不考虑离心力) 速度：60000p z n v ⨯⨯= s m / 分度圆直径：z

180sin ︒=

p d mm 功率：210f f ⋅⋅=P P kW (取1f 、2f 分别为：1.4，1.35) 拉力（动）：1f F F d ⨯= N

离心力：2v q F F ⨯= N

总拉力：F d G F F F += N 链接数：z p a X +⨯

=002 （取整得X ） 中心距：p z X ⨯-=2

a mm 在这款韭菜收割机中，共有五个链条，分别是链条1，链条2 ... 链条5，链条的节距统一选择为12.7mm,五条链的中心距分别计算得：133.35,196.85,539.75,146.05,69.85,根据公式，就能很容易的算出了这款收割机所需的链轮的齿数，并依据国家或国际标准进行设计绘图。

2.5 杆件急回特性

曲柄摇杆机构在机械中应用很广泛，曲柄等速转动情况下，摇杆往复摆动的