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4--LB半喂入聯(lián)合收割機總體設(shè)計
摘要
本文查閱了大量谷物聯(lián)合收割機相關(guān)資料，對谷物聯(lián)合收割機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢做了論述。經(jīng)過分析對比，對 4LB-1.3聯(lián)合收割機進行了總體設(shè)計，包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、割臺和撥禾裝置及輸送行走裝置和脫粒裝置的選型、傳動方式、主要性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、傳動機構(gòu)分析和計算。 對偏心撥禾輪進行了具體設(shè)計和計算。該機采用自走，可一次性完成收割、脫粒、分離作業(yè)。本機器通過能力與適應(yīng)能力均良好，能夠在泥水深度不大于25cm的稻田中完成的正常收割任務(wù)。脫粒裝置為半喂入軸流式，脫凈率高、破碎率低，分離性能好。整機結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、可稻麥兩用。
關(guān)鍵詞:自走式；聯(lián)合收割機；總體設(shè)計；傳動裝置
4--LB半喂入聯(lián)合收割機總體設(shè)計
摘要
Abstract
本文查閱了大量谷物聯(lián)合收割機相關(guān)資料，對谷物聯(lián)合收割機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢做了論述。經(jīng)過分析對比，對 4LB-1.3聯(lián)合收割機進行了總體設(shè)計，包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、割臺和撥禾裝置及輸送行走裝置和脫粒裝置的選型、傳動方式、主要性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、傳動機構(gòu)分析和計算。 對偏心撥禾輪進行了具體設(shè)計和計算。該機采用自走，可一次性完成收割、脫粒、分離作業(yè)。整機通過性與適應(yīng)性好，在泥腳深度不大于25厘米的稻田中均能正常作業(yè)。脫粒裝置為半喂入軸流式，脫凈率高、破碎率低，分離性能好。整機結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、可稻麥兩用。
This thesis consults a lot of grain combine related data, discussed the development course of grain combine harvester, status and trend. After analysis and comparison, the 4LB-1.3 combine the overall design, including the overall structure design, the header and the reel device and a conveying walking device and a threshing device selection, mode of transmission, the main performance parameters and structure parameters, transmission mechanism analysis and calculation. The eccentric reel was calculated and the specific design and. This machine adopts self walking, can complete harvesting, threshing, separating operation. The passing ability and good adaptability in the mud, the depth is not more than the normal operations can be 25 cm in paddy field. Threshing device for semi feeding axial flow type, high threshing rate, low breaking rate, good separation performance. The machine has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, rice and wheat dual-purpose.
關(guān)鍵詞:自走式；聯(lián)合收割機；總體設(shè)計；傳動裝置；撥禾輪
Keywords: self propelled; combine; overall design; transmission device
目錄
摘要 1
1 緒論 2
2 水稻聯(lián)合收割機總體設(shè)計及工作原理 5
2.1 谷物收獲機械應(yīng)滿足的技術(shù)要求 5
2.2 聯(lián)合收割機的設(shè)計類型 5
2.3 聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)配置及懸掛 5
2.4 水稻聯(lián)合收割機的工作流程 5
2.5 割臺部分 6
2.5.1 切割機構(gòu) 6
2.5.2 撥禾輪 7
2.5.3 臥式輸送帶 8
2.5.4 撥禾輪、割臺、輸送裝置的相互布置 9
2.6 夾持鏈輸送裝置 9
2.7 脫粒裝置 10
2.8 分離集谷輸送裝置 11
2.9 履帶行走裝置 11
2.10 車架的選擇 12
2.11 機器總體配置 12
3 參數(shù)設(shè)計與選擇 13
3.1 發(fā)動機的選擇 13
3.2 收割機的參數(shù)設(shè)計 14
3.3 功率計算 16
4 傳動機構(gòu)分析及計算 18
4.1 各部分傳動 19
4.2 收割各部分機構(gòu)轉(zhuǎn)速計算 20
4.3 各部分帶輪的選擇 22
4.3.1 第一級輸出帶輪設(shè)計 22
4.4 各部鏈傳動 25
4.4.1 第一級鏈輪設(shè)計 25
4.4.2 傳入夾持鏈動力鏈的設(shè)計 26
致謝 29
1 緒論
水稻是中國主要糧食作物之一，種植面積近3000萬公頃，約占世界水稻種植面積的五分之一，產(chǎn)量占世界稻谷總產(chǎn)量的三分之一。我國水稻主產(chǎn)區(qū)主要在南方，我國南方15省、市、縣把推廣水稻種植、收獲機械化當作確保食品安全、促進勞動力向城市轉(zhuǎn)移、增加農(nóng)村人口收入、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作條件、建設(shè)和諧社會的重要工作，這也為水稻收獲機械化發(fā)展創(chuàng)造了很好的條件呢。南方水田多位于丘陵、梯田等地方，地區(qū)季節(jié)性、收獲環(huán)境相差較大，這對水稻收獲機械化的適應(yīng)能力和可靠程度提出了更高的要求。水稻聯(lián)合收獲機械一般使用全喂入和半喂入兩種收獲方式并舉，來適應(yīng)不同省市經(jīng)濟社會發(fā)展情況和自然條件的要求。
（1） 曲折的探索歷程
在18世紀出現(xiàn)的馬拉圓盤割刀到增加撥禾裝置再到多匹馬牽動傳動機構(gòu)從而形成往復(fù)式切割器，后來由于拖拉機的使用取代了畜力，有了質(zhì)的飛躍。我國從上世紀50年代末到60年代中期開始推廣畜力搖臂收割機和其他種類畜力收割機，70年代初期才開始生產(chǎn)機動收獲機械。在“農(nóng)業(yè)的根本出路在于機械化”口號提出后，國家著手在各地建立新式農(nóng)具推廣站，大力推廣收割機，其中聯(lián)合收獲機械生產(chǎn)了近萬臺(這些主要在國營大型農(nóng)場中使用)，機型多是仿制外國的聯(lián)合收獲機械。這期間曾有過一場科學研究的熱潮，研發(fā)出了各種臥式割臺的收割機和立式割臺收割機，而后由于文化大革命的沖擊迫使許多科研單位解散，科研工作者經(jīng)過艱苦努力所取得的科研成果付之東流。當然在這段時期，也研發(fā)過一些機型，但大多沒有成為最終產(chǎn)品應(yīng)用于生產(chǎn)中。
70年代中期我國開始逐漸恢復(fù)科研工作。70年代末期到80年代中期，聯(lián)合收割機在我國正式進入應(yīng)用的階段。這時候的機器類型基本上是以背負式全喂入的聯(lián)合收割機為主，如四平農(nóng)機廠生產(chǎn)的“東風—4型”和桂林收割機廠產(chǎn)的“桂林—2型”，以及在東北大型國營農(nóng)場進口使用外國的大型全喂入自走式收割機 “JD-7700”等，大部分用來收割小麥，只能比較勉強兼收水稻。
到了80年代末、90年代初，國內(nèi)逐漸開始生產(chǎn)了一批新的機型，如江西泰和農(nóng)機廠生產(chǎn)的“贛樂-130型”江蘇鎮(zhèn)江生產(chǎn)的“江南-120型”自走式聯(lián)合收割機、無錫產(chǎn)“太湖-1350型”自走式聯(lián)合收割機、福建產(chǎn)“農(nóng)友-90型”配套式等半喂人聯(lián)合收割機；以及廣東珠江產(chǎn)“珠江—2型”自走式、河南開封拖拉機廠產(chǎn)“金馬-1065型”自走式收割機、東北佳木斯產(chǎn)“JL-1065、1075型”自走式、四平產(chǎn)“E514”自走式、陜西產(chǎn) “4LQ-1．5型”配套自走式、上海產(chǎn)“上?！駼型”配套式、江蘇南通產(chǎn)“上海—Ⅲ型”配套式、臨海產(chǎn)“海馬—I型”配套式等全喂人聯(lián)合收割機。
（2） 快速發(fā)展階段
從九十年代初期開始，在經(jīng)過兩年多的低迷之后，包括聯(lián)合收割機在內(nèi)的整個農(nóng)機市場開始慢慢復(fù)蘇，行業(yè)壟斷開始逐漸被打破。由于水稻收割機械是技術(shù)含量最高的農(nóng)業(yè)機械，是水稻機械化生產(chǎn)的難點重點，同時也是全國各地農(nóng)機發(fā)展的切人點，加上水稻聯(lián)合收割機跨區(qū)生產(chǎn)作業(yè)所獲得的良好效益和影響，水稻聯(lián)合收割機熱一直在持續(xù)。農(nóng)機行業(yè)的一些企業(yè)、一些非農(nóng)行業(yè)的大企業(yè)和集團以及私營企業(yè)受利好政策的驅(qū)使也加入到水稻聯(lián)合收割機生產(chǎn)維護行列中，如常柴、洛陽一拖、北汽福田公司、長江集團、金浪公司、柳林、三聯(lián)、星光等先后加入到水稻聯(lián)合收割機的研制和生產(chǎn)過程中。這些大企業(yè)和大集團憑借自身所具有的資金和技術(shù)方面的優(yōu)勢很快取得了市場，并且大大的提升了產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和技術(shù)方面的含量，使產(chǎn)品得到了的升級、更新?lián)Q代的能力明顯加強了，促進我國水稻收獲機械化的發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計我國水稻聯(lián)合收割機生產(chǎn)廠商將近三百多家。
到了96年更是形成了多元化局面，壟斷已經(jīng)被徹底打破，收割機市場的競爭越來越激烈。在這一時期，出現(xiàn)了一大批具有競爭力的機器，如，“—2型”、“4LZ— 160”、“海馬—Ⅲ型”、“上?！?B型”、“常柴4L-2.2型”、“珠江-1.5型”、“湖州-160型”、“臺州—150型”、“太湖-1450型”、“4LZ-150”等等。其中以履帶自走式的機型發(fā)展最快，聯(lián)合收割機人均擁有量也在迅速增加。近年來更是出現(xiàn)了聯(lián)合收割機一片繁榮的景象，這一方面表明了農(nóng)機市場的無序，另一方面也表明了多極化的趨勢。
（3）技術(shù)提高階段
半喂入水稻聯(lián)合收割機適應(yīng)能力很強，是日本、韓國普遍使用的機型，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，進口價格也普遍偏高。外國一些農(nóng)機企業(yè)洞察到我國聯(lián)合收割機市場正日益趨于成熟，近些年紛紛來華投資辦廠，如日本“久保田”、“洋馬”、東洋收割機(江蘇)有限公司等公司，其優(yōu)點在于技術(shù)含量高、資本雄厚，產(chǎn)品制造精良、可靠性高。到上世紀后期，我國南方地區(qū)開始出現(xiàn)了一股研究半喂入水稻聯(lián)合聯(lián)合收割機的熱潮。主要表現(xiàn)在一些現(xiàn)代企業(yè)利用先進設(shè)計制造技術(shù)進行研究和開發(fā)。半喂入式收割機代表機型主要有洋馬系列、久保田系列、“福田谷神 B1500”、HL系列、“中農(nóng)機503”、“星光-450”、“太湖-1450”、“東方紅-120”、“東杭-2000”、“碧浪—150”、“貧樂-500”等。
（4）發(fā)展趨勢
目前收割機主流機型的發(fā)展是在保證作業(yè)性能良好的情況下，以高效率、大功率、大喂入量的趨勢發(fā)展，以達到提高生產(chǎn)率。同時要求收獲損失率低、谷粒高清潔度因此以這個方向為主要工作部件的研究更為深入，研制出了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離裝置。目前，世界上生產(chǎn)的軸流收割機主要配置型式有美國的凱公司生產(chǎn)的單軸流滾筒式，如CASE2300系列；紐荷蘭公司生產(chǎn)的雙軸流滾筒式，如“TR99”、“23TR88”等；我國的“約翰?迪爾佳3518CTS”采用切流脫粒滾筒+縱軸雙流分離滾筒配置。新材料和先進制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用在收割機生產(chǎn)中，使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良、穩(wěn)定性更高。人機工程學、機電一體化和自動化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)機研發(fā)制造中，因此收割機也在向舒適性好、使用安全性高、操作方便性等方向發(fā)展，向智能化收獲發(fā)展，使操縱、調(diào)節(jié)更加靈活、快捷、方便。目前由約翰迪爾佳生產(chǎn)的一系列聯(lián)合收割機技術(shù)有很大改進，更新了傳統(tǒng)的的。如它的割臺高度自動調(diào)節(jié)控制、喂入量與損失量的自動檢測、作業(yè)速度自動控制、分離系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測的自動控制、產(chǎn)量及含水率和作業(yè)面積計量自動化、自動導(dǎo)航等。
我國農(nóng)田所處地形復(fù)雜，水稻種植的方法、作物品種、土壤情況、水文條件相差也很大，單一種類的水稻收獲機械不可能應(yīng)用于所有的水稻收獲，加上各地區(qū)自然條件和經(jīng)濟因素不同的影響，多品種、多機型將成為未來一段時期內(nèi)水稻收獲機械的發(fā)展方向。目前水稻收獲機械已經(jīng)有了較好的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的一些功能外，自動化控制秸稈堆放處理、自動打包等新技術(shù)在水稻聯(lián)合收割機上得到了較廣泛應(yīng)用。另外，農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)過程中更加注重高科技，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化上下功夫，如通過人機工程學設(shè)計駕駛座、駕駛室、安裝空調(diào)裝置、方向動力控制、按鈕操作等措施以減輕機手的勞動強度，加大機手操作的舒適性。同時，監(jiān)控系統(tǒng)更為科學直觀，機手可以通過觀察儀表就能隨時了解機器的生產(chǎn)、安全等方面的技術(shù)指標和使用狀態(tài)，從而使農(nóng)機產(chǎn)品發(fā)揮出最大效能。綜合應(yīng)用當前最先進信息技術(shù)、加工工藝、衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(gLS)、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)(RS)、高精度的機、電、液(氣)一體化技術(shù)武裝農(nóng)業(yè)機器，這也必將成為我國水稻聯(lián)合收割機發(fā)展的主要方向。
我國當前重點發(fā)展的機型為全喂入式軸流分離滾筒加切流脫粒滾筒的收割機，小型機脫粒裝置多為橫置、大型機多為縱置，目前這些機器已得到廣大農(nóng)村和農(nóng)場用戶認可。半喂入式收割機宜積極發(fā)展出國產(chǎn)經(jīng)典機型，不應(yīng)盲目追求現(xiàn)代化，而是要盡可能簡化機器以達到降低成本的目的。割前摘脫式水稻聯(lián)合收割機的誕生，必將在將來的市場競爭中占有一席之地。我國水稻收獲機械的發(fā)展任重道遠。
2 水稻聯(lián)合收割機總體設(shè)計及工作原理
2.1 谷物收獲機械應(yīng)滿足的技術(shù)要求
（1） 收割作業(yè)干凈，掉穗落粒損失小。
（2） 割后留茬盡量低，便于提高后續(xù)的耕作質(zhì)量。
（3） 鋪放要整齊，以便于后續(xù)的人工打捆或機械撿拾，且不會妨礙機器的下一趟作業(yè)。
（4） 適應(yīng)性能良好，即對不同地區(qū)，不同田塊，不同作物的收割有一定的適應(yīng)性。
2.2 聯(lián)合收割機的設(shè)計類型
設(shè)計機型：4LB-1.3自走式聯(lián)合收割機。
整機形式為：自走式、半喂入、割輻1.3米。
割臺形式為：帶輸送器式臥式割臺及偏心撥禾輪。
脫粒裝置形式為：軸流式。
2.3 聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)配置及懸掛
所設(shè)計的自走式水稻聯(lián)合收割機，行走部分采用金屬履帶行走裝置，后輪為驅(qū)動輪，轉(zhuǎn)向離合器通斷控制收割機轉(zhuǎn)向。撥禾輪采用偏心撥禾輪形式，利用有分動箱傳來的動力驅(qū)動割臺動力，并利用萬向節(jié)傳動運輸?shù)緱U，其發(fā)動機位于后方，割臺位于前方，脫粒裝置與行走裝置位于正中，充分保證了其重心的合理性。確保了其行駛性能和轉(zhuǎn)彎性能。
2.4 水稻聯(lián)合收割機的工作流程
水稻聯(lián)合收割機的示意圖如圖，當聯(lián)合收割機進行作業(yè)時，發(fā)動機經(jīng)帶輪傳動一部分到傳動箱再到變速箱傳遞給行走裝置和分動箱再由萬向節(jié)傳遞給割臺部分，另一部分傳遞給脫粒裝置和輸送裝置。收割機上的撥禾輪首先把作物撥向割刀，撥禾輪也支持切割，而后割刀把作物割倒后，撥禾輪隨即把作物推倒到割臺上，割臺上的輸送帶把割倒下來的作物向左輸送夾持鏈，而后夾持鏈源源不斷地將稻桿經(jīng)過輸送到脫粒裝置，作物進入軸流式脫谷機構(gòu)后，滾筒釘齒高速打擊作物并且作物在作螺旋運動的過程中不斷與凹板篩撞擊搓擦，使谷粒脫了下來，并通過凹板篩孔落到集谷攪龍上。集谷攪龍上的谷粒被推運到揚谷器，再由揚谷器拋送裝到糧袋，隨即包裝。另外被脫谷機脫凈谷粒的稻桿由于被凹板篩阻留無法通過篩孔，最后從出草口被滾筒釘齒拋送出去，這就完成聯(lián)合收獲的全過程。
圖2-2半喂入聯(lián)合收割機示意圖
2.5 割臺部分
割臺(如圖2-3)的主要結(jié)構(gòu)形式有立式、臥式兩種。設(shè)計選用臥式割臺。
臥式割臺由撥禾輪、輸送器、分禾器、切割器和傳動機構(gòu)組成。它的割臺基本上水平，略向前傾斜。臥式割臺對倒伏和稀，密作物的適應(yīng)性較好，割幅較寬，但縱向尺寸較大，機組的機動靈活性較立式割臺差。
2.5.1 切割機構(gòu)
收割機的切割機構(gòu)由切割器和割刀傳動裝置組成。
收獲機械的切割器主要有往復(fù)式，圓盤式兩種。稻麥收獲機械多采用往復(fù)式。往復(fù)式切割器由動刀片和定刀片組成，動刀片多數(shù)刀刃面上刻有齒紋，防止禾滑出，并有自磨刃作用。在機器前進的同時，動刀片與定刀片組成切割幅。定刀片與護刃器成為切割時的兩個固定支承點，動刀片以一定的速度在兩個支承點之間做往復(fù)切割。對切割器要求有切割整齊，無漏割，功率消耗小，震動小，結(jié)構(gòu)簡單等。
割刀傳動裝置將動力傳給割刀，同時將圓周運動改變成往復(fù)式直線運動，實現(xiàn)切割過程。為了使切割刀做往復(fù)運動，根據(jù)選擇采用曲柄搖桿的機構(gòu)，當發(fā)動機將動力傳動給曲柄，通過曲柄的轉(zhuǎn)動帶動搖桿的搖動，再由搖桿的搖動帶動連桿上的滑塊，驅(qū)動動刀片運動，實現(xiàn)切割運動。
2-4割刀傳動示意圖
2.5.2 撥禾輪
撥禾輪是臥式割臺的主要裝置，功用是把待割的作物撥向切割器；將倒伏的待割作物扶直，在切割時扶持莖桿，把割斷的作物撥向割臺，避免作物堆積在割刀上。對撥禾輪要求工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、擊落穗粒少、扶到性能好。
撥禾輪有壓板式和偏心式，普通壓板式只適用于收直立或輕度倒伏（倒伏角不超過30°）的作物，而偏心式撥禾輪不但能收直立作物，也能收伏倒伏角較大（伏倒角60°以內(nèi)）的作物，為了讓它適用性更廣，所以可以設(shè)計成可調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)可以使壓板向向前傾后傾，以適應(yīng)不同倒伏情況的稻桿，并且其撥禾輪可以向前調(diào)節(jié)向后調(diào)節(jié)上下調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同高度的稻桿，因此設(shè)計選用偏心式撥禾輪。偏心撥禾輪的工作原理是動力通過傳動到撥禾輪的軸上使撥禾輪轉(zhuǎn)動從而帶動偏心撥禾輪轉(zhuǎn)動，而偏心撥禾輪連接壓板，形成一個四桿機構(gòu)，根據(jù)其運動軌跡使壓板始終垂直向下，盡量減少對穗頭的打擊。
圖2-6 撥禾輪偏心機構(gòu)示意圖
圖2-7 撥禾輪的運動軌跡
a.作圖法 b.解析法
2.5.3 臥式輸送帶
這種割臺與攪龍輸送裝置不太一樣，這種割臺輸送裝置輸送裝置用帆布帶輸送或帶撥指鏈條來輸送。這種割臺的最大好處是能使割下的稻桿整齊排列在割臺之上。這種割臺可用于牽引式的收割機之上，亦可用以半喂入收割機中，無論速度快慢割臺長短都可以應(yīng)用這種割臺。但由于這種割臺重量大縱向尺寸大，不利于轉(zhuǎn)彎，影響機組靈活性。
圖2-8 側(cè)向輸送裝置示意圖
2.5.4 撥禾輪、割臺、輸送裝置的相互布置
撥禾輪和割刀的位置需要根據(jù)具體情況（作物的倒伏、高度、濕度等）考慮，一般情況下，撥禾輪布置在割刀的正上方，其距離割刀高度為694mm～900mm，但是在作物倒伏的情況下允許其調(diào)節(jié)置于割刀前或割刀后。由于這個不具有攪龍機構(gòu)故對其相互之間尺寸并無十分嚴格要求。只要求當夾持裝置夾到禾桿的下半部分，因此夾持鏈中心位于橫向輸送鏈前端后6.5cm從而保證了脫粒時能良好的配合保證脫粒后秸稈的完整性。
2.6 夾持鏈輸送裝置
輸送裝置包含兩種輸送部分，其中一種為夾持輸送鏈，其功用是連接割臺和脫粒裝置，將割臺上的作物均勻、連續(xù)地輸送到脫粒機中。
其工作過程是通過夾持鏈與張緊裝置的壓力將稻桿固定在鏈條上從而使稻桿源源不斷輸送到脫粒裝置中，其工作穩(wěn)定能使稻桿整齊倒置喂入脫粒裝置中，使得農(nóng)民在收獲糧食的同時能獲得秸稈。其張緊裝置主要為經(jīng)過熱處理的鋼條，具有彈性還有經(jīng)過熱處理的鋼筋，具有彈性能將稻桿緊緊壓在鏈片上，從而確保了稻桿整齊均勻地喂入到脫粒裝置中。保證了稻桿的完整性。另一方面當?shù)緱U傳遞脫粒裝置中要換壓緊裝置，因為此時要進行脫粒，脫粒滾筒對稻桿有梳刷的作用，因此所需張緊力更大。因此設(shè)計過程中應(yīng)該根據(jù)具體是情況分別設(shè)計出他們的張緊力的大小。并要根據(jù)稻桿的特性來設(shè)計鏈片的形狀從而使其能夾緊稻桿。
圖2-7 夾持鏈片的示意圖
圖2-8 橫向輸送裝置示意圖
2.7 脫粒裝置
脫粒原理 脫粒裝置工作過程比較復(fù)雜有靠沖擊、揉搓、梳刷等原理脫粒方式。
脫粒裝置類型 有全喂入式和半喂入式；按滾筒形式分：有開式和閉式、單滾筒和雙滾筒、直流式和軸流式；按脫粒齒形分：有紋桿式、釘齒式、弓齒式。根據(jù)合理性選全喂入開式軸流式。軸流式滾筒的直徑是一個很重要的參數(shù)它決定了整個脫粒的直徑和高度，直徑過大時，機器外形大，重量大；直徑過小時，又易引起纏草和堵塞死滾筒，而且喂入量也小，不能適應(yīng)高產(chǎn)的要求；通常，為了避免纏草，其最小齒根圓直徑應(yīng)保證齒根圓的周長大于該地區(qū)割下最高桿的桿長。目前齒根圓直徑：小型機取=400—450毫米、中型機取=570—600毫米、大型機取=600—650毫米，本機為中小型機因此取=540毫米。而長度也是一個很重要的設(shè)計參數(shù)，長度大說明脫粒流程長，作物在脫粒室內(nèi)停留的時間長，這對脫凈有好處，對于全喂入式的脫粒機構(gòu)來說，大致有這樣一種規(guī)律，中型機的滾筒長度通常只有1000—1100毫米長即可，小型機的滾筒長度有500—700毫米，長度本機取720毫米。由于本機為小型水稻聯(lián)合收割機，沒有逐稿器等分離機構(gòu)。因此本機的脫離機構(gòu)選擇軸流式脫粒滾筒，其在脫粒過程中，蓋板上由于螺旋導(dǎo)向板具有輔助分離的作用，所以能在盡量減少整機重量的情況下，得到足夠清潔的稻谷。
圖2-9 螺旋輸送器示意圖
2.8 分離集谷輸送裝置
主要有集谷攪龍螺旋輸送器、柵格式凹板篩等主要部件組成，夾持鏈將帶有谷粒的稻桿輸送到脫粒滾筒處，而后脫離滾筒將將谷粒與禾桿分離，經(jīng)過分離后的谷粒經(jīng)過水平安裝的螺旋輸送器將谷粒輸送到一端，而后位于一端的谷粒再經(jīng)由那一端傾斜安的螺旋輸送器輸送到指定位置，從而完成裝袋工作裝。
2.9 履帶行走裝置
水稻聯(lián)合收割機行走裝置主要有履帶式行走裝置和輪式行走裝置兩種。但由于收割機需要在水田里行走，壓力不宜過大。所以常用履帶式行走裝置，能有效增大接地面積，從而減小接地壓力，保證了其通過性能。履帶式行走裝置又分為金屬履帶和橡膠履帶兩種形式。此處采用金屬履帶。像此類行走裝置一般由履帶，驅(qū)動輪，承重輪，張緊輪構(gòu)成。在中小型機具上常使用輕型組合式履帶，它由導(dǎo)軌和履帶板構(gòu)成，這種履帶板履刺比較大，形成一字型或人字形花紋，其斷面一般為梯形；履刺較高，一般在30mm以內(nèi)。在支承面上，金屬履帶板之間一般有間隙（約5mm），以利于脫泥和減輕重量。因而適于在水田里行走。
圖2-10 履帶行走裝置
2.10 機架的選擇
拖拉機機架是用來安裝和固定拖拉機上的機構(gòu)和部件的。故拖拉機對機架的要求為：拆卸方便，剛度要高，重量要輕。綜合上述條件因此本機架采用剛性焊接式機架。
2.11 機器總體配置
在配置各工作部件的同時，需要重點考慮機器的重心位置，因為重心的選擇合適對水田通過性能有很大的影響，輪式行走機構(gòu)如此，履帶行走機構(gòu)更是如此。如果選擇不當行走機構(gòu)在橫向或縱向產(chǎn)生偏重，將導(dǎo)致行走性能的惡化，如左右偏重，輕則左右機組相互傾斜，影響割茬不一致，對半喂入收割極為不利，嚴重時不能保證機組直線行走并操縱困難。一般而言，左右側(cè)行走機構(gòu)支重輪偏差不宜大于5-8％（指正常工作狀態(tài)即包含機組人員在內(nèi)），小割幅收割機其偏重應(yīng)小于8％大割幅偏重應(yīng)小于5％.如前后偏重將出現(xiàn)割茬不穩(wěn)定或行走困難或轉(zhuǎn)向困難的現(xiàn)象。因此重心橫向應(yīng)力爭設(shè)計在縱向?qū)ΨQ線附近，e應(yīng)盡量減小。重心縱向應(yīng)盡量設(shè)計偏后一點位置，即y≤這樣機車行駛起來比較輕快轉(zhuǎn)彎容易阻力小，但y的值與也不能相差太大，或者會撓頭或割茬不穩(wěn)定。根據(jù)有關(guān)設(shè)計可得機器重1400kg，前軸763kg，后軸637kg，左履帶741kg，右履帶639kg，橫向e為24mm。
圖2-11 重心的配置
3 參數(shù)設(shè)計與選擇
3.1 發(fā)動機的選擇
在選擇拖拉機的型號時要考慮到機體小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、裝置完善、動力性能良好、重量輕、耗油省等優(yōu)點。并且適合我國廣大農(nóng)村，特別是南方地區(qū)。同時最重要的是發(fā)動機為整個聯(lián)合收割機提供動力，所以，發(fā)動機的選擇對整個設(shè)計而言至關(guān)重要。首先根據(jù)其割幅和生產(chǎn)率粗略估計其所需功率為17馬力左右。
因此根據(jù)初步估算，選擇375水冷式柴油機其外形如圖（3-1）所示作為聯(lián)合收割機的配套動力源。
圖3-1 江淮zh375柴油機
參數(shù)項
參數(shù)值
型號
375水冷式發(fā)動機
功率（kw）
15.7
轉(zhuǎn)速(r/min)
3000
燃油消耗(g/km.h)
279
機油消耗(g/km.h)
1.59
重量(kg)
160
排量（L）
1.126
平均有效壓力（kpa）
559
行程(mm)
85
3.2 收割機的參數(shù)設(shè)計
（1）割幅B
割幅是指聯(lián)合收割機兩分禾器尖端之間的距離。小型聯(lián)合收割機的割幅一般為1.2m～2.0m， 其大小受輪距B0影響，關(guān)系為：
BB0+2△ （3-1）
式中
B——割幅m
B0——輪距，取履帶輪距1100mm作為作業(yè)時輪距 即B0=1.1m
△——防止輪胎壓倒作物的保護寬度100mm～200mm 取△=0.1m
代入數(shù)值 BB0+2△=1.1+20.1=1.3m
取B=1.3m
（2）生產(chǎn)率As
生產(chǎn)率是指單位時間聯(lián)合收割機所收割水稻的面積。
生產(chǎn)率由割幅、作業(yè)速度等決定，公式為：
(畝/時） （3-2）
式中
As ——生產(chǎn)率
5.4——單位換算系數(shù)
η ——作業(yè)時間利用系數(shù)η=0.5
B ——割幅1.3m
Vm——作業(yè)速度0.52m/s
因為一般小型水稻聯(lián)合收割機生產(chǎn)率一般為為2.5～3.5畝/時
代入數(shù)值算得：
=即1.872km/h (3-3)
（2）作業(yè)速度Vm
作業(yè)速度是指聯(lián)合收割機作業(yè)時的前進速度。小型半喂入喂入自走式聯(lián)合收割機作業(yè)速度一般為1.3～4km/h，根據(jù)生產(chǎn)率確定作業(yè)速度。
即作業(yè)速度為：取 Vm=0.52m/s(1.872km/h)
（3）谷物收割機的喂入量q(kg/s)：
喂入量由割幅、作業(yè)速度等決定，其關(guān)系為：
（3-4）
式中
q——喂入量 kg/s
B——割幅 1.3m
M——作物單位面積產(chǎn)量 M=6750千克/公頃
β——割下作物中谷粒與莖稈的比例，即草谷比比，β=0.43
C——常數(shù) C=10
由上公式算得：
3.3 功率計算
（1） 行走部分功率Nx
輪式行走裝置需用功率由以下經(jīng)驗公式算得：
（3-5）
式中
f ——驅(qū)動輪的滾動阻力系數(shù)，在濕地上f=0.18左右
G——聯(lián)合收割機的重量 估算為1400kg
Vm——聯(lián)合收割機的作業(yè)速度0.52m/s
η——行走裝置的傳動效率系數(shù)，η=0.85～0.90取η=0.85
代入數(shù)值算得：
（2）收割部分功率Ns
切割器需用功率：切割器功率包括切割功率Nq和空轉(zhuǎn)率Nh。
空轉(zhuǎn)功率包括兩部分摩擦消耗功率Nm和慣性消耗功率Ng。
即： （3-6）
（3-7）
Vm--------前進速度(m/s)
B---------機器割幅（m）
Lo--------切割每平方米莖稈所需功（kg.m）
割小麥：Lo=10-20kg.m; 割牧草：Lo=10-20kg.m。
Nh與切割器的安裝和技術(shù)狀態(tài)有關(guān)。
一般每米割幅需要空轉(zhuǎn)功率為0.6-1.1千瓦。
（3）撥禾輪需用功率Nb
（3-8）
P --------------撥禾輪壓板單位副寬的阻力，一般P=4kg/m；
B --------------撥禾輪的寬度。
-------------撥禾輪的圓周速度
在割小麥時小于3米/秒
在割水稻時小于1.5米/秒
（4）集谷攪龍需用功率Ng
集谷攪龍需用功率由以下經(jīng)驗公式計算：
Ng=Q（Lh+H）η （3-9）
式中
Q——為螺旋輸送器生產(chǎn)率，割臺螺旋推運器的生產(chǎn)率和喂入量是相等的，即Q=1.31kg/s
Lh——螺旋輸送器的長度為1.4，即Lh=1.4m另一個長度為0.8m
H ——螺旋輸送器的升運垂直高度，本設(shè)計中采用的螺旋推運器有水平安裝也有傾斜安裝的，其中一個為0m另一個為0.67m
Η——螺旋推運器的傾斜安裝修正系數(shù)，傾斜角為0，η=1,另一個傾斜角度為32度η=1.2 將數(shù)據(jù)代入公式得，割臺螺旋推運器的功率
N=1.31×（0.8+0）×1=1.048kw
N=1.31(1.4+0.67) 1.2=3.25404kw
（5）立式割臺橫向輸送裝置的需用功率Nz
取橫向輸送裝置需用功率為0.5kw
夾持鏈輸送裝置需用功率Nz
取夾持鏈輸送裝置需用功率為0.7kw
（6）脫粒裝置的需用功率Nt
脫粒裝置的需用功率根據(jù)以往經(jīng)驗大概范圍為6.7kw～7.83kw，考慮到本設(shè)計為偏小型聯(lián)合收割機，因此計算時取Nt=6.8kw。
以上所計算的各部分需用功率均為各部分所需的平均功率且不包括中間傳動的需用功率。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，使聯(lián)合收割機的工作負荷是不穩(wěn)定的，所需的功率經(jīng)常在變化。為此，選擇發(fā)動機的時候，不僅要根據(jù)功率的平均值，還要考慮到負荷最嚴重時所需要功率的最大值，讓發(fā)動機有足夠的儲備功率，以保證聯(lián)合收割機在各種條件下都能正常工作。儲備功率約為平均功率的1/3,同時考慮到中間傳動機構(gòu)需用功率，總功率應(yīng)再乘以系數(shù)。
因此Ns=（Nq+Nb+Ng+Nz+Nt+Nj+Ny）[1+（1/3）+0.1] （3-10）
綜合以上，代入數(shù)值算聯(lián)合收割機總功率為：
N=Ns =13.8kw<15.7kw
通過計算可知所選發(fā)動機機功率滿足聯(lián)合收割機所需功率。
4 傳動機構(gòu)分析及計算
在考慮聯(lián)合收割機的傳動路線設(shè)計的時候，我們必需注意到聯(lián)合收割機的以下幾個特點：一是它的工作季節(jié)性非常強每個季節(jié)頭尾只有15-20天左右，時間非常緊，因此收割機的輔助系統(tǒng)——傳動系統(tǒng)必需工作可靠，盡量少出現(xiàn)故障，以免耽誤了寶貴的工作時間。二是與其他機械相比，它是移動式作業(yè)機械，因此傳動系統(tǒng)重量應(yīng)該盡量輕。三是與其他農(nóng)機具相比它的傳動部件特別多，所以考慮到以上幾點，它的傳動路線設(shè)計應(yīng)考慮如下原則：
（1） 整個傳動路線盡量簡單，有條理，全機傳動分兩條路線：一條是割臺傳動路線，一條是脫粒清糧傳動路線，兩條路線互不相干。
（2） 割臺傳動和脫粒機的傳動都設(shè)有中間傳動軸，保證傳動可靠，故障少，傳動系統(tǒng)拆裝、保養(yǎng)方便。
（3） 各傳動部分不存在互相交叉或重疊的情況。
（4） 盡量采用三角皮帶傳動，少采用鏈傳動，只有在距離太小不適合三角皮帶傳動或太大時，才采用鏈傳動。因皮帶傳動重量輕、價格便宜、傳動效率高、使用保養(yǎng)方便、噪音少，且超載時能自動打滑，起安全離合作用。
（5） 收割機上所有皮帶傳動都應(yīng)有張緊輪裝置，因皮帶易于拉長。
（6） 因收割機上需要帶動的工作部件特別多，所以應(yīng)盡可能設(shè)置一中間傳動軸，以便分別帶動其他機構(gòu)運動。
4.1 各部分傳動
在變速箱中有兩條動力傳輸路線，一條是傳到收割機后橋驅(qū)動收割機前進，即為聯(lián)合收割機行走部分提供動力；另一條是傳動至分動器再由分動器傳至收割部分和液壓提升裝置，為收割部分各機構(gòu)和液壓提升裝置提供動力。
整個收割部分有六個運動部件，分別為割刀、撥禾輪、橫向輸送裝置、夾持輸送鏈、脫粒裝置、螺旋輸送器。其中撥禾輪、割臺攪龍、輸送槽、脫粒裝置、螺旋輸送器的運動形式為旋轉(zhuǎn)運動，根據(jù)聯(lián)合收割機傳動路線設(shè)計原則，本設(shè)計把撥禾輪、割臺攪龍、輸送槽、脫粒裝置、螺旋輸送器之間的傳動都用皮帶輪、鏈輪等方式傳動。
在發(fā)動機動力經(jīng)帶輪傳出來后有兩個部件需要分配動力，分別是脫粒滾筒和螺旋輸送器和行走裝置，因此設(shè)一中間軸，發(fā)動機動力先傳到中間軸，在由中間軸分兩條線分別傳至脫粒滾筒和行走裝置，以下稱此中間軸為主傳動軸。根據(jù)設(shè)計思路，在割臺設(shè)一長軸，使傳動路線從左側(cè)往右側(cè)傳，以下稱此傳動軸為割臺主傳動軸。同時由于撥禾輪轉(zhuǎn)速較小，因此在割臺上設(shè)置一中間軸，用作減速軸，以下稱為撥禾輪中間軸。
考慮到上述傳動路線設(shè)計原則，收割部分傳動路線如下：
（1） 動力由發(fā)動機經(jīng)帶輪輸出到中間軸，再由中間軸將動力進行分配，一部分經(jīng)由傳動箱傳遞給變速箱；另一部分經(jīng)另一個帶輪分別傳動給水平安裝的攪龍和夾持鏈。
（2） 傳入變速箱的動力又經(jīng)過分配一部分傳遞給行走裝置的后橋；另一部分經(jīng)聯(lián)軸器傳遞給傳遞給分動箱，再由分動箱分別傳動給液壓泵和割臺部分。
（3） 傳入水平放置的攪龍經(jīng)過鏈傳動將其中動力分別分配給脫離滾筒和傾斜放置的集谷攪龍，完成谷物輸送工作。
（4） 分動箱由萬向節(jié)傳入割臺部分，由割臺經(jīng)帶輪將動力分別給橫向輸送裝置和傳動箱。
（5） 傳動箱分別經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速和曲柄搖桿機構(gòu)將動力由三角帶傳動給撥禾輪和割刀部分。分別驅(qū)動撥禾輪轉(zhuǎn)動和割刀左右移動。
圖4-1割送脫傳動路線示意圖
4.2 收割各部分機構(gòu)轉(zhuǎn)速計算
（1）割刀曲柄轉(zhuǎn)速
（4-1）
式中
--割刀的切割速度 ,β速比取值為1.2～1.8取β=1.4 代入得 =1.2m/s
S--割刀的行程76.2mm
代入數(shù)值的
n=473r/min
（2）撥禾輪的轉(zhuǎn)速
（4-2）
式中
——撥禾輪線速度 ,λ為撥禾輪速度比值為1.7～3.0，取 代入得λ=2.08
D ——撥禾輪直徑D=0.9m
代入數(shù)值得
n=23r/min
（3）集谷攪龍的轉(zhuǎn)速
(4-3)
式中
n表示集谷攪龍轉(zhuǎn)速
表示充滿系數(shù)一般取0.2
表示輸送物容重取591kg/m
Q表示集谷攪龍的生產(chǎn)率，取1.31kg/s
K 表示考慮螺旋輸送器傾斜降低系數(shù)，傾斜放置取0.58；水平放置取1
S表示螺旋輸送器的螺距，傾斜放置取80mm，水平放置取60mm
R表示螺旋輸送器葉片大徑，傾斜放置取70mm，水平放置取50mm
r表示螺旋輸送器葉片小徑，傾斜放置取28mm，水平放置取18mm
n=906r/min;n=737r/min
（5）脫粒裝置的轉(zhuǎn)速
（4-4）
式中
V——對于半喂入軸流式脫離滾筒線速度一般為13～16m/s，取V=15.5m/s
D——滾筒直徑(頂高直徑) 等于齒根圓直徑加上兩倍的弓齒高，對于大中型機取h=70～75mm,對于小型聯(lián)合收割機，齒根圓直徑D0 =300～330mm，取D0=404mm，釘齒高h=50～60mm，取h=68mm，D=D0+2h=540
代入數(shù)值得
n=550r/min
（6） 夾持鏈輸送輸送速度
根據(jù)經(jīng)驗得其輸送速度為0.82m/s根據(jù)其鏈片之間的距離為35mm由此可得其轉(zhuǎn)速
為n===23.428r/min (4-5)
4.3 各部分帶輪的選擇
4.3.1 第一級輸出帶輪設(shè)計
（1） 確定計算功率（kw）
(4-6）
式中： Pc —— 計算功率
Ka —— 工作情況系數(shù), 值為1.2
P —— 輸出功率 即為發(fā)動機功率15.7kw
Pc= 1.215.7=18.84KW 因此根據(jù)其傳動轉(zhuǎn)速和功率確定選用窄V帶
（2） 選擇窄V帶的帶型
根據(jù)Pc=18.84KW，n=3000r/min，由圖4-2確定選用SPA型帶。
圖4-2 窄V型帶選擇
（3） 確定帶輪的直徑
A型帶的最小基準直徑為75mm，帶輪的基準直徑系列如下
50，（53、56、60）63，71，75，80，
85，90，95，100，106，112，118，125，
132，140，150，160，170，180，200，212，
224，236，250，265，280，315，355，375，
400，425，450，475，500
取基準直徑即小帶輪直徑為=125mm,
大帶輪的直徑為
(4-7）
得
根據(jù)基準直徑系列，取=250mm.
取大帶輪的直徑為250mm。
傳動比 （4-8）
得：
中心距 0.72
262.5750 取710mm
=2014.55
查表取為2030mm
再由公式=717mm (4-9)
根據(jù)d=125，n=3000r/min查表得：
；
(4-10)
Z表示皮帶的根數(shù)
表示包角系數(shù) 取0.995
表示長度系數(shù) 取1.025
取帶數(shù)3 (4-11)
4.3.2 第二級傳動帶輪
取基準直徑即小帶輪直徑為=140mm,
大帶輪的直徑為
（4-12）
得
根據(jù)基準直徑系列，取=250mm.
取大帶輪的直徑為250mm。
傳動比 （4-13）
得：
中心距 0.72
273780 取380mm
=1380.57
查表取為1420mm
再由公式=399mm
根據(jù)d=140，n=1470r/min查表得：
；
(4-14)
Z表示皮帶的根數(shù)
表示包角系數(shù) 取0.995
表示長度系數(shù) 取1.025
取帶數(shù)為2
4.4 各部鏈傳動
4.4.1 第一級鏈輪設(shè)計
（1） 確定計算功率（kw）
(4-15）
式中： —— 計算功率
—— 工況系數(shù), 值為1.2
—— 主動輪齒數(shù)系數(shù), 選齒為17故值為1.52
—— 多排鏈系數(shù)，為一排取1
P —— 輸出功率 即為12kw
Pc= =17.33KW
（2） 選擇鏈型
根據(jù)Pc=17.33KW，n=806r/min，由圖4-2確定選用16A。
圖4-2 鏈型的選擇
（3） 確定鏈輪的齒數(shù)
鏈輪的齒數(shù)優(yōu)先選擇的齒數(shù)如下
17.19.21.23.25.38.57.76.95.114
取小鏈輪齒數(shù)為=17,
大帶輪的直徑為
（4-16）
得
根據(jù)基準直徑系列，取=19.
初定中心距為=127
——計算鏈節(jié)數(shù)
其余在上面均涉及
代入=28.02
取整為28節(jié)
傳動最大中心距為
——最大中心距
——中心距計算系數(shù)，由查表得0.24949
代入得=126.74
4.4.2 傳入夾持鏈動力鏈的設(shè)計
（1） 確定計算功率（kw）
(4-17）
式中： —— 計算功率
—— 工況系數(shù), 值為1
—— 主動輪齒數(shù)系數(shù), 主動輪齒數(shù)取17值故為1.52
—— 多排鏈系數(shù)，為一排取1
P —— 輸出功率 即為功率2kw
P= =3.04KW
（2） 選擇鏈型
根據(jù)P=3.04KW，n=806r/min，由圖4-2確定選用08A。
（3） 確定大鏈輪的齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)為=17,
大帶輪的齒數(shù)為
(4-18)
得
根據(jù)基準直徑系列，取=25.
初定中心距為=380
(4-18)
——計算鏈節(jié)數(shù)
其余在上面均涉及
代入=80.41
取整為80節(jié)
傳動最大中心距為 (4-19)
——最大中心距
——中心距計算系數(shù)，由查表得0.2497
代入得=126.74383.73
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致謝
本設(shè)計是在有豐富工作經(jīng)驗的指導(dǎo)老師嚴霖元、吳彥紅老師的大力支持和悉心指導(dǎo)下完成的。他們?yōu)榱耸刮覀儗C器有一定的認識，不遲辛勞帶我們到工廠參觀。在設(shè)計過程中他們不知疲倦、不厭其煩的給我們分析和講解，而且也給我們灌輸了一些先進的設(shè)計方法和設(shè)計理念，使我們大受裨益。他們嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，嚴老師和吳老師始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此我謹向嚴老師和吳老師兩位老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
同時在設(shè)計過程中，有著我同組人員劉強，周明，黃文杰，萬建亮，金峰以及班上同學的幫助一起探討設(shè)計課題、步驟、方法等；但是由于該設(shè)計許多方面的細節(jié)問題涉及面太廣，而本人知識面和能力都極其有限，也因為時間倉促，因而不能科學詳盡地做出正確的判斷和選擇。所以設(shè)計中難免出現(xiàn)很多錯誤。雖然有這些不足和遺憾，但是總的來說，此次設(shè)計學到了很多東西的。并且與同組人員合作基本上完成了這臺水稻聯(lián)合收割機的總體設(shè)計和零部件設(shè)計，成功的完成了老師布置的任務(wù)。