发布时间 : 星期二 文章往复式割刀曲柄连杆机构的运动特性仿真 - 图文更新完毕开始阅读7180e3a9b1717fd5360cba1aa8114431b90d8ed6
往复式割刀曲柄连杆机构的运动特性仿真
设计说明书
学生姓名 xxxxxx 学 号
所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12-1 指导教师 xxxxxx 日 期 2012.05
xxxxxx大学教务处制
目 录
1绪论 ............................................................................................................................................. - 1 -
1.1切割器的要求 .................................................................................................................... - 1 - 1.2影响切割质量的因素 ........................................................................................................ - 1 - 2切割器的参数选取和计算 .................................................................................................... - 2 -
2.1 切割器的种类 ................................................................................................................... - 2 - 2.2动刀片的结构参数 ............................................................................................................ - 2 - 2.3曲柄转速的确定 ................................................................................................................ - 3 - 2.4 收割机的进距计算 ........................................................................................................... - 4 - 2.5切割器功率计算 ................................................................................................................ - 4 - 2.6 驱动曲柄所需的转矩 ....................................................................................................... - 4 - 3切割图的绘制与分析 ............................................................................................................. - 5 -
3.1切割图的绘制步骤 ............................................................................................................ - 5 - 3.2切割图分析 ........................................................................................................................ - 5 - 4曲柄柄连杆机构的建模与仿真 ........................................................................................... - 6 -
4.1 技术路线 ........................................................................................................................... - 6 - 4.2曲柄连杆的机构简图 ........................................................................................................ - 6 - 4.3 曲柄连杆机构各零件的建模与装配 ............................................................................... - 7 - 4.4干涉检验 ............................................................................................................................ - 8 - 4.5基于ADAMS的往复式割刀曲柄连杆机构的仿真 ........................................................ - 9 - 5机构优化 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
5.1动刀组位置分析 .............................................................................................................. - 10 - 5.2机构的修改 ...................................................................................................................... - 11 - 5.3修改后的机构零件建模 .................................................................................................. - 12 - 5.4曲柄连杆机构重新装配 .................................................................................................. - 12 - 6曲柄连杆机构运动学分析 .................................................................................................. - 14 - 7结论 ........................................................................................................................................... - 15 - 小结............................................................................................................................................... - 16 - 致 谢 ............................................................................................................................................ - 17 - 参考文献 ..................................................................................................................................... - 18 -
塔里木大学毕业设计
1绪论
大力发展农业机械化是我国现代农业发展的必要条件，只有实现农业机械化，才能真正提高农民收入，人民的生活水平才能得以改善。切割器是各种收割机械的重要工作部件。目前，各种收割机械普遍采用的切割器有往复式和回转式两种。往复式割刀副较宽，并且工作效率高，可获得较好的采摘质量，割茬平齐，且不会产生割碎作物的现象。其缺点是工作惯性力大，割台震动和噪音都很大，广泛应用于谷物收获。回转式切割器用于收获牧草、青饲料、粗秆作物等，少数谷物也使用这种切割器。回转式切割器的切割速度高，惯性力容易平衡，震动较小，割刀的结构比较简单。但受回转直径的限制，不能用于宽幅切割，割刀的寿命较短，维修费很高。
当前，收获机上使用的切割器以往复式最多，而且制造技术趋于完善，只是在局部有所改进，但其惯性力不平衡仍是主要问题。
国内收割机起步较晚，早期以模仿及从苏联，美国及加拿大等国家进口为主。很多连接或支撑部件没有经过详细的计算，二十根据发达国家已造好的收割机的尺寸设计制造的，使得收割机体积庞大，质量偏大。大型收割机是非常复杂的机械装备，大型收割机的使用对土地的平整和规模有更高的要求，华北平原，三江平原等重要的小麦，水稻产区很早就使用联合收割机进行生产。相对大型收割机，小型收割机的设计更随意，现在国内很多院校都开始尝试针对设计制造小型收割机。这些院校设计适合本地土地环境和生产力的小型收割机，这种收割机价格低，维修简单，使用方便，适合各种地形，保养要求低，适合小农户规模的生产。
往复式割刀驱动机构，其作用是将源动力的旋转转换为割刀所需的直线往复式运动。目前，国内的收割机采用的往复式机构种类众多。大致上可以归纳为曲柄连杆机构和摆环机构两类。
传统的往复式手工费器大都采用单边驱动，惯性力很难平衡，日本久保田麦稻联合收割机将刀杆分成两段，采用两个曲柄连杆机构双边驱动，两段刃杆的运动方向总是相反，可部分抵消惯性力。由于南方水田深泥脚，水稻收获是切割器易被泥土卡住，因此久保田收割机将刀杆加宽，在其底部挖了排泥孔，割刀在运动时可将进入切割器间隙的泥土及时排出。此外，这种机型还加装了割刀自动润滑系统，可将润滑油自动滴到刀杆上，随动刀的运动而进入摩擦间隙，以免手工加油发生危险。 1.1切割器的要求
切割器是收获机械的重要部件之一，它的功用是将田间的作物切断，切割器应该满足一下要求： 1）切割质量好：割茬整齐，不漏割，不重割，不堵刀，切割损失小； 2）切割省力，功率消耗少，振动小； 3）通用性好，结构简单，调整方便。
切割器按照其运动方式可分为往复式和回转式两种，经过多年的研究，其技术已较为成熟，基本可以满足上述需要，但也存在许多问题。 1.2影响切割质量的因素
切割质量与切割器的特性、茎秆的物理性能、切割器与茎秆的相对位置以及切割的速度和方向都有密切的关系。
1）切割器的机构
刀片的断面一般呈楔形，楔角的顶部就是刃口，刃口越薄切割阻力就越小，但如果刃口过于单薄，强度不够，很快磨损或折断，影响其使用寿命。往复式切割器使用梯形刀片，其形状参数对夹持茎秆并轻快切割具有决定性作用。
2）作物茎秆有纤维素构成，从结构上讲是非均匀体，不同方向上机械性能并不相同，有关专家对横切、斜切和削切做了对比，证明割刀偏斜45?或削切较横切切割阻力和功耗都降低很多。茎秆的刚度对切割也有重要影响，刚度小的茎秆受很小外力就会弯斜，割刀必须具有一定的切割速度，或给予茎秆一定的支撑，才能保证顺利切割。
3）切割速度
一般来讲，随切割速度的增加，切割阻力会有所降低，但二者并非线性关系，而且切割速度增加时空转功率也会上升，割台震动加剧，所以稻麦往复式切割器割刀平均速度一般不超过2m/s。
往复式切割器的特点
往复式切割器的割刀作直线运动，割刀的平均切割速度较低，切割性能好，结构简单，工作可靠，广泛应用在谷物收割机上。它的缺点是工作时惯性力大，割台振动和噪声都很大，一次切割存在重割和漏割区域，故割茬不够整齐。
传统的往复式切割器大都采用单边驱动，惯性力很难平衡，日本久保田麦稻联合收割机将刀杆分成两段，采用两个曲柄连杆机构双边驱动，两段刀杆的运动方向总是相反，可部分抵消惯性力。
- 1 -
塔里木大学毕业设计
2切割器的参数选取和计算
2.1 切割器的种类
根据割刀行程，动刀片间距和定刀片间距三者的不同组合关系，分成下列三种类型的切割器。 2.1.1 单刀距行程型割刀器
其尺寸关系s?t?t0?76.2mm 如图2-1 a） 这种形式也叫标准型切割器。其特点是：割刀的切割速度较高，切割性能较好，对粗细茎秆的适应性较好。但切割茎秆时倾斜度大，割茬变化较大。 2.1.2 低割型切割器
其尺寸关系为：s?t?2t0?152.4mm如图2-1 b） 切割器割刀行程和动刀片间距相等，是护刃齿间距的两倍。
切割谷物时，茎秆横向倾斜量小，割茬较低，对收割大豆和收割牧草较为有利，但对粗秆作物的适应性较差。
低割型切割器由于切割时割刀速度利用段较低，在茎秆青涩和杂草较多时，切割质量较差，割茬不齐并有堵刀现象。 2.1.3 双刀距行程型切割器
其尺寸关系s?2t?2t0如图2-1 c）
双刀距行程特点为：割刀往复式运动的频率低，曲柄转速较慢，因而工作时惯性力力较小。对抗振性较差的小型收割机具有特殊意义，适用于小型收割机。
综上所述，通过三种割刀器的对比看出，就收获牧草量来说，以低割型较好。
a) b)
c)
图2-1 割刀示意图
2.2动刀片的结构参数
动刀是切割器的主要工作零件，对刀片的要求为材料硬度高，耐磨，具有一定的弹性。因此动刀采用光刃结构，光刃切割省力，割茬整齐，但易磨钝，工作中需要经常磨刀。动刀片是一种易损零件，为了保证具有较好的耐磨性和一定的冲击韧性，刀片一般有T9碳素工具钢制成，刃部需淬
- 2 -