牧草切根機(jī)的設(shè)計(jì)--機(jī)架設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)背景2</p><p>　　1.1.1美洲零耕草原改良2</p><p>　　1.1.2我國畜牧機(jī)械的現(xiàn)狀3</p><p>　　1.1.

2、3羊草機(jī)械化切根復(fù)壯促生繁育工藝3</p><p>　　1.1.4松土改良理論4</p><p>　　1.1.5破土切根對(duì)退化羊草草地土壤理化特性的影響4</p><p>　　2總體結(jié)構(gòu)和工作原理4</p><p>　　3主要工作部件的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1直切刀的選擇5</p

3、><p>　　3.2皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.4齒輪變速箱的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.5切根機(jī)切根寬度和深度的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5.1切根寬帶的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5.2切根深度

4、的調(diào)節(jié)15</p><p>　　3.5.3滑塊機(jī)構(gòu)16</p><p>　　3.5.4凸輪機(jī)構(gòu)16</p><p><b>　　結(jié)論17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致謝19</b&

5、gt;</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書外文摘要</p><p><b>　　牧草切根機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　牧草營養(yǎng)豐富，適應(yīng)性強(qiáng)，適口性強(qiáng)，喂飼效果好，是我國發(fā)展草原

6、畜牧業(yè)十分寶貴的草場(chǎng)資源。天然牧草草原由于長(zhǎng)期無養(yǎng)息、超載放牧和家畜踩踏啃食，加之氣候因素的影響，草地土壤出現(xiàn)板結(jié)性退化。同時(shí)，牧草自身強(qiáng)大的地下橫走根系，使土壤的通透性變差，也影響到土壤的物理化學(xué)性狀和土壤有效肥力的發(fā)揮。具體表現(xiàn)為植被總體狀況差，抵御環(huán)境變化能力變?nèi)酰罱K發(fā)生逆向演替；土壤出現(xiàn)板結(jié)、肥力減弱、鹽堿化、沙化。</p><p>　　多年生牧草在自然環(huán)境中以無性繁殖(依靠根莖繁殖)為主，有性繁殖(種

7、子)為輔，要求土壤疏松，透氣性強(qiáng)。對(duì)已利用的草地實(shí)施松土改良在國外已經(jīng)得到普遍認(rèn)可。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)學(xué)者嘗試圍欄封育、輕耙松土、淺耕翻松土或補(bǔ)播等草地改良復(fù)壯措施，開展了試驗(yàn)性研究，探索，退化草地恢復(fù)過程中土壤物理性質(zhì)、水分、養(yǎng)分狀況的變化，認(rèn)為可以通過封育、耕、粑來調(diào)控土壤的物理性質(zhì)的狀態(tài)，使之利于對(duì)天然降水的利用和植物生長(zhǎng)，使得土壤的理化特征得以改善。但對(duì)于分布在我國干旱、半干旱地區(qū)的天然牧草草地來說，傳統(tǒng)犁耕和土壤翻轉(zhuǎn)的松土方式，

8、使暴露的土壤極易風(fēng)蝕、水蝕、沙化，土壤環(huán)境進(jìn)一步惡化，針對(duì)這一現(xiàn)象，通過國內(nèi)外對(duì)退化草場(chǎng)破土切根大量事實(shí)證明,對(duì)牧草切根可以增強(qiáng)土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草產(chǎn)量。</p><p>　　破土切根技術(shù)是指在不破壞天然草地植被的情況下,對(duì)草原表皮進(jìn)行破土切縫的一種草地培育措施。此技術(shù)大大改良了退化草場(chǎng), 解決了草畜矛盾,為我國畜牧業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。我國對(duì)牧草切根這一破土切根

9、復(fù)壯促生技術(shù)發(fā)展較晚,起步于20世紀(jì)80年代,通過對(duì)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累, 黑龍江省穆棱林業(yè)局解全民等研制出自走式果嶺梳草切根機(jī), 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)機(jī)械工程技術(shù)研究中心主任王德成教授研制出9QD2430 型草地點(diǎn)線式破土切根機(jī)和9QP2830型草地盤齒式破土切根機(jī),中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張淑敏等研制的多功能點(diǎn)、條式牧草切根機(jī)。雖然我國對(duì)牧草切根機(jī)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和研究設(shè)計(jì),但相對(duì)于歐美等發(fā)達(dá)國家來說,我國在草地畜牧業(yè)上的投入相對(duì)

10、較少,在技術(shù)水平、制造手段和工藝設(shè)計(jì)等方面還存在很大差距, 我國牧草切根機(jī)的設(shè)計(jì)仍然不夠成熟,仍需進(jìn)一步改進(jìn)和完善。</p><p>　　本文針對(duì)我國天然草場(chǎng)嚴(yán)重退化現(xiàn)狀,根據(jù)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院研究生楊加慶和院長(zhǎng)郭玉明教授的牧草復(fù)壯促生破土切根機(jī)設(shè)計(jì),以機(jī)械化切根復(fù)壯分蘗促生自我繁育工藝為依據(jù)，嘗試設(shè)計(jì)適用于我國草場(chǎng)的切根機(jī)。 </p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)背景<

11、;/b></p><p>　　我國草原遼闊,總面積達(dá)3192億公頃,占國土面積41.14%。由于風(fēng)蝕、干旱、高寒等氣候條件的影響及老鼠、蝗蟲等的啃噬,再加上政府對(duì)草場(chǎng)的保護(hù)力度不夠,長(zhǎng)期無養(yǎng)息放牧, 牲畜過度踩踏、啃食等原因?qū)е挛覈菰竺娣e退化、沙化和鹽堿化情況。通過國內(nèi)外對(duì)退化草場(chǎng)破土切根大量事實(shí)證明,對(duì)牧草切根可以增強(qiáng)土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草產(chǎn)量。破土切根技術(shù)

12、是指在不破壞天然草地植被的情況下,對(duì)草原表皮進(jìn)行破土切縫的一種草地培育措施。此技術(shù)大大改良了退化草場(chǎng), 解決了草畜矛盾,為我國畜牧業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.1美洲零耕草原改良</p><p>　　幾十年來，在美洲草原地帶開展的所謂的“綠色革命”，目的在于通過改良草地以及提高飼草產(chǎn)量及質(zhì)量，從而達(dá)到增加畜產(chǎn)品產(chǎn)量的目的。同時(shí)力求減少燃料、肥料、種子、人工及機(jī)械

13、的費(fèi)用，努力提高經(jīng)濟(jì)效益。這種綠色革命賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)則是草原改良和零牧。</p><p>　　零耕草原改良就是不進(jìn)行耕作、不清除原有植被，直接在草原上補(bǔ)播優(yōu)良牧草以改良退化了的草原。這種草原改良的概念已經(jīng)出現(xiàn)很多年，但由于未能解決一種適用于草原地區(qū)的免耕播種機(jī)械以及相應(yīng)的技術(shù)措施而未能真正達(dá)到適用階段，直到約翰迪爾公司研制的1550型強(qiáng)力耕播機(jī)問世后，上述問題才得以完滿解決。</p><p&g

14、t;　　與傳統(tǒng)的草原更新方法相比，零耕改良法效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，非常突出。</p><p>　　零耕作改良是“一步法”作業(yè)，一次作業(yè)就完成開溝、播種、覆土等作業(yè)，可以說是“畢其功于一役”，效率當(dāng)然很高。而傳統(tǒng)的更新法要犁、耙、播多次作業(yè)，有事多達(dá)七次。作業(yè)次數(shù)多，工效就低，人工、機(jī)械、燃料費(fèi)用也就必然增高。根據(jù)史密斯教授的試驗(yàn)，兩種草原改良法每天作業(yè)10小時(shí)完成的公頃數(shù)。零耕法與傳統(tǒng)法分別為15.6和2.5公頃

15、，工效對(duì)比是100:16。而兩者的成本對(duì)比卻是32:125。</p><p>　　1.1.2我國畜牧機(jī)械的現(xiàn)狀</p><p>　　我國是一個(gè)畜牧業(yè)大國，肉類、水產(chǎn)品和禽蛋產(chǎn)量已連續(xù)10多年居世界第一位。目前我國的養(yǎng)殖業(yè)中，農(nóng)村分散飼養(yǎng)的產(chǎn)品量占全國總量的80%以上，規(guī)?；曫B(yǎng)一般都分布在大城市郊區(qū)。我國地域廣，市場(chǎng)分散，不同于發(fā)達(dá)國家的集約化程度高和市場(chǎng)相對(duì)集中的飼養(yǎng)特點(diǎn)，但發(fā)展趨勢(shì)是

16、以適度規(guī)模飼養(yǎng)和分散飼養(yǎng)相結(jié)合，并將持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。其中城市郊區(qū)以規(guī)模飼養(yǎng)為主，解決城市居民消費(fèi)需要；在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海城市。以集約化為主，形成養(yǎng)殖產(chǎn)品的出口基地；在農(nóng)村，主要以適度規(guī)模和散養(yǎng)為主，利用豐富的農(nóng)村飼料資源解決農(nóng)民生活水平提高的需要。</p><p>　　我國畜牧機(jī)械經(jīng)過“七五”、“八五”科技攻關(guān)獲得迅速發(fā)展，進(jìn)入“九五”，發(fā)展趨于平穩(wěn)，其發(fā)展優(yōu)勢(shì)在于能夠依據(jù)我國國情，從北方牧區(qū)的草地畜牧機(jī)械開始，

17、逐漸向半農(nóng)半牧區(qū)、農(nóng)村和城市郊區(qū)發(fā)展，由盲目學(xué)習(xí)外國向適合我國國情的節(jié)糧型、食草型畜牧業(yè)發(fā)展，目前已經(jīng)由簡(jiǎn)單的人工和半機(jī)械發(fā)展為多門類、多品種的單臺(tái)使用和中小型成套綜合機(jī)械，開發(fā)出具有中國特色的、適合我國養(yǎng)殖業(yè)特點(diǎn)的畜牧機(jī)械產(chǎn)品。</p><p>　　1.1.3羊草機(jī)械化切根復(fù)壯促生繁育工藝</p><p>　　羊草是典型性依靠營養(yǎng)繁殖的牧草，其強(qiáng)烈的根莖繁殖能力和穿透能力，使它能夠在多

18、種環(huán)境中成為建群種、優(yōu)勢(shì)種，甚至純?nèi)悍N。這一特點(diǎn)使得羊草群群落易發(fā)生自反饋機(jī)制，自身強(qiáng)大的地下根系，使土壤的通透性變差，進(jìn)而影響到土壤的物理化學(xué)性狀和土壤有效肥力的發(fā)揮。具體表現(xiàn)為植被總體狀況變差，抵御環(huán)境變化能力變?nèi)?，最終發(fā)生逆向演替；土壤出現(xiàn)板結(jié)、肥力減弱、鹽堿化、沙化。羊草草地復(fù)壯就是利用機(jī)械化作用手段，在保證技術(shù)可靠、社會(huì)認(rèn)可兼顧經(jīng)濟(jì)可行的前提下、是受損或退化的羊草群落重新發(fā)揮其自繁育功能，抑制其自反饋機(jī)制，使草地生態(tài)重新獲得健

19、康，并發(fā)揮其調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境與保障人類生存與生活物質(zhì)資料的雙重功能。</p><p>　　充分利用羊草主要依賴帶有分蘗點(diǎn)的根莖繁殖實(shí)現(xiàn)自我繁育的生物學(xué)特性，提出切根，段促進(jìn)羊草復(fù)壯促生；針對(duì)土壤板結(jié)這一現(xiàn)象，提出破土疏松方式打破土壤亞表層板結(jié)，改善羊草擴(kuò)繁環(huán)境。從以上基本農(nóng)藝要求，使用主動(dòng)型盤齒式切刀實(shí)施機(jī)械化破土切根做業(yè)，在這種機(jī)械化操作模式下進(jìn)一步探討和細(xì)化了羊草機(jī)械化切根自我復(fù)壯促生繁育工藝(國家發(fā)明專利，公開

20、號(hào)：CN 101243750A)。即：工藝要求使用主動(dòng)型盤齒式切刀切斷亞表層羊草橫走根莖，在堅(jiān)實(shí)度高的草地土壤板結(jié)層上破開一條窄縫，利用多條縱向或網(wǎng)狀間隔并可以短時(shí)間即可回填的窄縫，在草地亞表層形成虛實(shí)結(jié)合的疏松土壤環(huán)境；工藝要求作業(yè)時(shí)間為每年3—6月的羊草返青期之前或者10月份之后的羊草生長(zhǎng)衰退期的雨(雪)前進(jìn)行；工藝要求切根深度為100—200mm、切根間距為30—50cm、切縫寬度不大于15mm、松土深度大于板結(jié)層厚度和羊草根系分

21、布層深度；工藝要求切根時(shí)不纏草、不破壞草皮、不出現(xiàn)草根移位錯(cuò)位或被帶出土層的現(xiàn)象。進(jìn)行機(jī)械化復(fù)壯促生作業(yè)后，當(dāng)年可收獲牧草，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。</p><p>　　1.1.4松土改良理論</p><p>　　退化草原草根與土壤板結(jié)嚴(yán)重，其堅(jiān)實(shí)度高，土壤中盤根錯(cuò)節(jié)的根系致使土壤透氣性減弱，持水能力和孔隙度下降，容重增大，不利于牧草的生長(zhǎng)。草原松土可以提高土壤通氣性，透水性。板結(jié)的草地中植物的根系處

22、在缺氧狀態(tài)，不能正常呼吸，土壤中的二氧化碳又排不出來，耕松后加強(qiáng)了與大氣的氣體交換，促進(jìn)好氣性微生物的活動(dòng)，有利于有機(jī)質(zhì)分解為可吸收的養(yǎng)分。同時(shí)耕耘后的土壤透水性增加，有利于根系水分的吸收。松土后，土壤能較多的吸收光能，提高地溫，且有利于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成利于牧草的生長(zhǎng)。</p><p>　　1.1.5破土切根對(duì)退化羊草草地土壤理化特性的影響</p><p>　　根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院對(duì)破土

23、切根對(duì)退化羊草草地土壤理化特性的影響的試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以看出：破土切根的改良方式對(duì)退化羊草草地土壤理化特性產(chǎn)生了影響，雖然在草地僅留下了一條條溝縫，但土壤的板結(jié)層被打破，增強(qiáng)了土壤的通透性；羊草橫走根莖被切斷，使土壤朝著利于植被生長(zhǎng)的方向改善。與圍封退化草地相比，破土切根的改良方式營造的羊草植被土壤環(huán)境均優(yōu)于后者。其中破土切根對(duì)土壤化學(xué)性狀的影響高于對(duì)土壤物理形狀的影響，PH值、有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量均有顯著改善，其中對(duì)有機(jī)質(zhì)含量影響最大

24、，全氮含量次之；對(duì)土壤容重、孔隙度的變化雖然影響有限，但保證了土壤遭遇風(fēng)蝕、水蝕的危險(xiǎn)，避免了進(jìn)行土壤耕作而造成進(jìn)一步退化的可能。</p><p>　　2總體結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　牧草切根機(jī)主要由懸掛架、機(jī)架、皮帶、凸輪機(jī)構(gòu)、切刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、限深輪等組成,結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。懸掛架采用典型的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu), 懸掛在大于40kW的輪式拖拉機(jī)上,當(dāng)拖拉機(jī)在草地上工作時(shí),由拖拉機(jī)后動(dòng)

25、力輸出軸經(jīng)萬向節(jié)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳送到切根機(jī)齒輪變速箱, 再經(jīng)過齒輪變速箱通過皮帶將動(dòng)力傳遞給凸輪機(jī)構(gòu), 再由凸輪機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給切刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),從而帶動(dòng)切刀垂直入土,一次切根完成后再通過凸輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)切刀快速出土,從而實(shí)現(xiàn)切根作業(yè)。當(dāng)需改變切根速度時(shí)可以通過改變鏈輪的大小來實(shí)現(xiàn), 切根深度通過限深輪調(diào)節(jié)。機(jī)體長(zhǎng)為1200mm、寬為750mm、高為540mm。</p><p>　　圖2-1　切根機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖<

26、/p><p>　　1. 三點(diǎn)懸掛架　2. 變速箱　3. 皮帶　4. 凸輪機(jī)構(gòu)　5. 滑塊機(jī)構(gòu)　6. 機(jī)架　</p><p>　　7. 切刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)　8. 限深輪　9.直切刀</p><p>　　3主要工作部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1直切刀的選擇</p><p>　　在牧草切根中,切根刀具的選擇是影響切根質(zhì)量的

27、重要因素, 選擇不當(dāng)不僅使切根時(shí)阻力增大,而且還影響作業(yè)速度和切根質(zhì)量。本文選用凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)直切刀, 入土能力強(qiáng),不撕扯草根,不翻動(dòng)土壤, 且不易粘土。其直切刀結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1 所示, 工作面主要以圓弧面為主。機(jī)器工作時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊在凸輪上沿凸輪邊界滑動(dòng)，從而強(qiáng)制切根刀垂直進(jìn)入土壤切根，一次切根完成后再通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)切根刀快速垂直出土，大大減少了切割阻力與對(duì)土壤表層的切縫寬度。</p><p>

28、　　圖3-1 直切刀結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　直切刀切根部位的運(yùn)動(dòng)分析：</p><p>　　入土點(diǎn)B的速度方向如圖3-2所示。</p><p>　　凸輪圓周運(yùn)動(dòng)的切向速度 ，有</p><p>　　則 </p><p>　　解得 <

29、;/p><p>　　圖3-2 凸輪驅(qū)動(dòng)式直切刀運(yùn)動(dòng)分析圖</p><p>　　入土點(diǎn)B的加速度方向如圖3所示。則，有</p><p>　　可得 </p><p>　　解得 </p><p>　　式中——在某點(diǎn)的瞬時(shí)半徑</p><p&

30、gt;　　——凸輪的圓周角速度</p><p>　　、——滑塊在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度和加速度</p><p>　　、——凸輪在該點(diǎn)的瞬時(shí)切向素的和徑向加速</p><p>　　、——直切刀在該點(diǎn)瞬時(shí)速度和加速度</p><p>　　選取機(jī)器前進(jìn)速度為2m/s，凸輪轉(zhuǎn)速為3r/s，此時(shí)凸輪半徑為30cm , , 則：</p><p

31、><b>　　m</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　m</b></p><p>　　（3）切根刀受力分析</p><p>　　在機(jī)體作業(yè)時(shí)，切刀

32、與土壤的夾角越小，刀刃越鋒利，切割土壤時(shí)的阻力越小，但同時(shí)刀刃的強(qiáng)度越低，越容易產(chǎn)生彎曲和折斷。</p><p>　　假設(shè)切刀受到來自外界的壓力為；來自正面切根刀尖處的土壤阻力為；切刀受到的土壤支持力為；土壤與刀面的摩擦力為；其中為刀面與土壤的摩擦因數(shù)，摩擦角為(即)；則切刀切根時(shí)的受力分析如圖3-3所示。</p><p>　　其中:。各力沿水平方向和垂直方向分解，牧草切根時(shí)，切根刀只在垂

33、直方向上移動(dòng)在水平方向上無移動(dòng)。水平方向上：，。垂直方向上：切刀受到來自外界的壓力，此壓力是凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),半徑不斷變化而產(chǎn)生的。則：( 為此時(shí)切刀的加速度 )。受到垂直向上的力為：</p><p>　　圖3-3 直切刀受力分析圖</p><p>　　由圖3-3可以看出處于凸輪正下方的切根刀的加速度：，其中始終為0，則 始終小于0，為。只要此處能滿足切根要求，其它處則滿足。一般牧草切根深度

34、在200mm左右，假設(shè)牧草的切根深度為200mm凸輪的最小半徑為；切根刀的質(zhì)量為。則滿足：</p><p>　　此切根機(jī)設(shè)計(jì)即為合理。</p><p>　　3.2皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　帶傳動(dòng)是通過中間撓性件來傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合,在這種場(chǎng)合下，與應(yīng)用比較廣泛的齒輪傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等有點(diǎn)。但是帶傳動(dòng)的壽命相對(duì)

35、較低，為防止皮帶在工作一段時(shí)間之后因永久伸長(zhǎng)而松弛，可采用張緊輪裝置，以保持帶的張緊。</p><p>　　3.3帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，消除制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，輪槽工作面光滑（表面粗糙度一般不大于1.6μm）以便減少磨損，帶輪材料選用HT200，具體結(jié)構(gòu)如圖3-4、圖3-5所示。</p><p&g

36、t;　　圖3-4 大皮帶輪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-5 小皮帶輪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.4齒輪變速箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：選擇軸的材料、初步確定軸的直徑、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要的原則是：軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理， 裝配越簡(jiǎn)單越合理。如圖3-6所示為齒輪變速箱中的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動(dòng)零件配合的部份稱為軸頭，連

37、接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為肩軸。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足:</p><p>　　1.便于軸上零件的裝配。軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。</p><p>　　2.保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定。</p><p>　　3.具有良好的制造和裝配工藝性。軸為階梯軸便于裝拆、

38、軸上沿長(zhǎng)度方向開有幾個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。</p><p>　　4.減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況。軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng)度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會(huì)造成應(yīng)力集中，所以對(duì)階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸徑變化處的過渡圓角半徑不宜過小。</p><p>　　圖3-6 軸的結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　

39、?。?）扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，合成強(qiáng)度和鋼度的計(jì)算</p><p>　　這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度。如果還受不大的彎矩時(shí)，則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。并且應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸

40、上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，對(duì)于鋼制的軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為：</p><p>　　軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度是以撓度或偏轉(zhuǎn)角以及扭轉(zhuǎn)角來度量，其校核公式為：</p><p><b>　　;;</b></p><p

41、>　　式中：、、分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。 </p><p><b>　?。?）軸的計(jì)算</b></p><p>　　高速軸直徑的選?。河泄饺「咚佥S直徑為mm。</p><p>　　(3) 作用在齒輪上的力</p><p>　　齒輪分度圓直徑為 mm </p><p&g

42、t;　　齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 N·mm</p><p>　　齒輪作用力 圓周力 N</p><p><b>　　徑向力N</b></p><p><b>　　(4)彎矩圖</b></p><p><b>　　彎矩圖 1 </b></p><p>

43、;　　截面C N·mm</p><p><b>　　(5)扭矩圖</b></p><p><b>　　扭矩圖 1</b></p><p>　　N·mm N·mm</p><p>　　軸用45鋼制作。軸的質(zhì)量影響著軸上零件的運(yùn)行準(zhǔn)確度，很重要。</p&

44、gt;<p><b>　?。?）聯(lián)軸器</b></p><p>　　聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運(yùn)動(dòng)的部件并具有一定的補(bǔ)償兩偏移的能力，為了減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時(shí)也兼有過載安全保護(hù)作用。</p><p>　　剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減

45、震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，最大量隨型號(hào)不同而異。</p><p>　　無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。</p><p>　　安全聯(lián)軸器：在

46、結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動(dòng)聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。</p><p>　?。?）聯(lián)軸器的選擇原則</p><p>　　轉(zhuǎn)矩對(duì)中性：對(duì)中性好選剛性聯(lián)軸器，需

47、補(bǔ)償時(shí)選撓性聯(lián)軸器；</p><p>　　裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動(dòng)的聯(lián)軸器；</p><p>　　環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；</p><p>　　成本：同等條件下，盡量選擇價(jià)格低，維護(hù)簡(jiǎn)單的聯(lián)軸器；</p><p><b>　　（8）聯(lián)軸器的材料</b></p><

48、p>　　半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可用ZG270—500鑄鋼。鏈齒硬度最好為40HRC一45HRC。聯(lián)軸器應(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時(shí)，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結(jié)構(gòu)可靠性好；用雙排鏈時(shí)，銷軸受剪力，承受沖擊能力較差，銷軸與外鏈板之間的過盈配合容易松動(dòng)。在高速輕載場(chǎng)合，宜選用較小鏈節(jié)距的鏈條，重量輕，離心力??；在低速重載場(chǎng)合，宜選用較大鏈節(jié)距的鏈條，以便加大承載面積。鏈輪齒數(shù)一般為12～22。為避免過渡鏈

49、節(jié)，宜取偶數(shù)。</p><p>　　3.5切根機(jī)切根寬度和深度的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5.1切根寬帶的設(shè)計(jì)</p><p>　　為方便調(diào)節(jié)兩切根刀之間的間距，取不拆卸刀軸而通過移動(dòng)套筒的方式調(diào)節(jié)破土間距。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。在支撐軸上作等間距的螺紋孔，套筒與刀架固定，套筒在支撐軸上可左右移動(dòng)。當(dāng)需調(diào)節(jié)切根寬度時(shí)，通過移動(dòng)套筒來實(shí)現(xiàn)相鄰切根刀之間的間距

50、，從而實(shí)現(xiàn)切根寬度的調(diào)節(jié)，當(dāng)寬度調(diào)節(jié)完成后用螺栓固定此位置。</p><p>　　圖3-7 可調(diào)寬帶支撐結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.套筒　2.螺紋孔　3.支撐軸4.刀軸</p><p>　　3.5.2切根深度的調(diào)節(jié)</p><p>　　切根機(jī)工作時(shí)，要求切根深度可以自由調(diào)節(jié)，為了方便其調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)如圖3-8所示。當(dāng)調(diào)節(jié)深度時(shí)往里按旋轉(zhuǎn)按

51、鈕5，通過旋轉(zhuǎn)按鈕的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn) ，帶動(dòng)限深輪上下移動(dòng) ，從而起到調(diào)節(jié)深度的作用。當(dāng)深度調(diào)節(jié)到適用位置時(shí)，往外拔出旋轉(zhuǎn)按鈕，使里面的齒與帶動(dòng)地輪上下移動(dòng)的齒輪嚙合，起到固定此位置的作用。</p><p>　　圖3-8可調(diào)深度支撐結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.地輪　2.套筒　3.齒輪 4.套筒　5.旋轉(zhuǎn)按鈕</p><p>　　3.5.3滑塊機(jī)構(gòu)<

52、/p><p>　　滑塊機(jī)構(gòu)是連接凸輪跟切根刀連接軸的機(jī)構(gòu)。當(dāng)動(dòng)力由皮帶傳動(dòng)到凸輪時(shí)，再通過凸輪把動(dòng)力輸出，驅(qū)使切根刀破土切根。在凸輪與直切刀之間通過滑塊連接。在滑塊的連接跟調(diào)節(jié)下，使直切刀能夠在一個(gè)合適的角度下進(jìn)行切根。</p><p>　　3.5.4凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)是一種由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。凸輪繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)促使工件沿著預(yù)定軌跡做往

53、復(fù)運(yùn)動(dòng)。也可根據(jù)工作性能的要求，將凸輪與機(jī)架固定連接（本設(shè)計(jì)采用），令與從動(dòng)件以運(yùn)動(dòng)副連接的機(jī)構(gòu)為原動(dòng)件。凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)凸輪的運(yùn)動(dòng)參數(shù)是給定的。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)狀況（包括位移，速度，加速度和躍動(dòng)度等參數(shù)）主要取決于凸輪的輪廓曲面參數(shù)。反之，為使從動(dòng)件按某一給定的運(yùn)動(dòng)狀況運(yùn)動(dòng)，需要賦予凸輪相應(yīng)的輪廓曲面形狀。通過對(duì)機(jī)具功能的考慮和參數(shù)的考慮，該機(jī)具采用平面凸輪。由于原動(dòng)力是勻速運(yùn)動(dòng)的，且采用剛性結(jié)構(gòu)連接直切刀。但由于凸輪運(yùn)動(dòng)的非線性所以可以

54、使直切刀更好的破土和抽出。</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸主要受兩種矛盾的因素所制約。若基本尺寸較大，則相應(yīng)的機(jī)構(gòu)總體尺寸也較大，造成原材料和加工工時(shí)的浪費(fèi)、機(jī)器尺寸過大。而基本尺寸太小，會(huì)造成運(yùn)動(dòng)失真、機(jī)構(gòu)自鎖不良等后果。機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)是要尋求合理的結(jié)構(gòu)尺寸，使之能夠兼顧矛盾的兩個(gè)方面。</p><p>　　基于凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即可求得凸輪的輪廓曲線坐標(biāo)

55、。當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高或者凸輪機(jī)構(gòu)中構(gòu)件剛性相當(dāng)小時(shí)，構(gòu)件的彈性變形將對(duì)從動(dòng)件也就是直切刀的實(shí)際運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生影響。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　我國是個(gè)地大物博的農(nóng)業(yè)大國，草業(yè)占了很大的一部分，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)有著不可忽略的作用和影響。為適應(yīng)大面積退化草場(chǎng)的改良需求，我國從1979年開始研制推廣草原改良機(jī)械和技術(shù)。國內(nèi)有關(guān)科研單位經(jīng)多

56、年實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出用于不同地區(qū)、氣候、土壤和植被條件下的天然草原改良方法。</p><p>　　該破土切根機(jī)應(yīng)用機(jī)械的方法，對(duì)高堅(jiān)實(shí)度板結(jié)層的人工或天然根莖型或根莖疏叢型牧草進(jìn)行破土切根，促進(jìn)牧草復(fù)壯與自我繁殖，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，制造成本低，操作使用方便，工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該破土切根機(jī)將凸輪機(jī)構(gòu)的軌跡可設(shè)計(jì)性和運(yùn)動(dòng)往返性應(yīng)用到了田間作業(yè)機(jī)械中，以較小的驅(qū)動(dòng)力得到了較大的切割力，機(jī)組工作阻力小，工作效率高。此

57、外，其切刀采用獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)曲線，保證在順利切斷草根的同時(shí)不翻動(dòng)土壤，不破壞土壤表皮，可有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。該機(jī)具作業(yè)方式靈活，對(duì)于退化嚴(yán)重的牧草，以線的方式進(jìn)行破土切根，加快其恢復(fù)。它采用圓弧式直切刀，破土能力強(qiáng)，切根效果好，可以有效地提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　1.本設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝要求，并保證了設(shè)計(jì)要求。切根刀入土較易，對(duì)表層土壤撓動(dòng)小，并實(shí)現(xiàn)了切根深度、切根間距的可調(diào)。</p><p&

58、gt;　　2.通過對(duì)凸輪驅(qū)動(dòng)式直切刀的速度、加速度分析以及直切刀在切根時(shí)的力學(xué)分析，確定了凸輪驅(qū)動(dòng)式直切刀牧草切根的可行性，并為進(jìn)一步改進(jìn)刀具提供了參數(shù)依據(jù)。</p><p>　　3.通過對(duì)直切刀受力分析，得出牧草切根是否可行決定于凸輪半徑、轉(zhuǎn)速和凸輪半徑的變化等。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 耿浩

59、林，王玉輝，王風(fēng)玉，等. 恢復(fù)狀態(tài)下羊草( Leym us chinensis)草原植被根冠比動(dòng)態(tài)及影響因子[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(10): 46～49.</p><p>　　[2] 王堃. 我國西北地區(qū)退化草地的恢復(fù)與重建技術(shù)[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001 .</p><p>　　[3] 楊秀海，卓嘎，邊多. 藏西北高寒牧區(qū)氣候特征及草地退化原因分析[J]. 干旱區(qū)資

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64、農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010.9.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即?；叵朐诖髮W(xué)求學(xué)的四年時(shí)光，心中充滿了無限的感激之情。感謝母校為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在這花園式的校園里學(xué)習(xí)、生活并陶冶情操。</p><p>　　在此，謹(jǐn)向我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師致以最誠摯的謝意！他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一

65、絲不茍的工作作風(fēng)，敏捷細(xì)致的思維方式和高尚的人格魅力，都給了我人生的啟迪。郭老師平日里工作繁忙，但在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他總是抽出時(shí)間，給我仔細(xì)的講解并提出寶貴的改進(jìn)意見，使我能順利完成設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)和生活中，郭老師給了我莫大的幫助，我衷心地向您說一聲：謝謝！</p><p>　　感謝我的代課老師，大學(xué)四年，從你們身上，我不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，更重要的是學(xué)到了能夠影響我們一生的崇高精神；感謝我的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和