1、I摘 要玉米是我国三大粮食作物之一，各地方都有种植，无论是对于提高粮食综合玉米生产能力、确保粮食安全，还是对于满足日益增长的饲料需求，都具有举足轻重的地位。为了促进农业的现代化，必须实行粮食生产的机械化，尤其应加快实现收获环节的机械化。但我国目前玉米收获程度还不到百分之十。已成为玉米机械化生产的瓶颈。为此，各级政府和越来越多的农机制造企业正在加大投入，积极开展玉米收获机械技术的研究和新型装备的设计与开发。割台是玉米收获机的核心部分，本次对割台的主要部件进行了系统的理论分析和设计，为玉米收获机的制造提供了依据。割台部分包括分禾器、拉茎棍、夹持输送链。摘棍是玉米收获机摘穗装置的关键部件，因此，研究
2、玉米茎秆在摘棍间的运动状态与摘穗各结构、运动参数之间的关系十分重要。 关键词：玉米收获； 收集装置； 摘穗装置； 分禾器IIAbstractCorn is one of the three major grain crops in our country, and has planted throughout here and there. planting corn has an important position in increasing the comprehensive productivity of grain, ensuring food safety as well as m
3、eeting the demand of feedstuff. in order to promote agricultural modernization, we must implement the mechanization of grain production, especially should accelerate the realization of mechanized harvesting, however, our corn harvest mechanization level is very slow , it is less than 10 percent , it
4、 become the weak link of the grain planting and production. Header is at the heart of corn harvester parts of the system analysis and design, provides a basis for corn harvester manufacturing. Header includes guide/pulling the stem rod, clamp conveyor chain. Pick roller corn harvester pick key parts
5、 of the ear device. therefore the property resrarch of the corn picker is poor and instability. Keywords corn pick, collection devices, pick device, Virtual Design摘 要 .IIIIAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 课题的提出和意义 .11.2 国内外研究现状 .21.2.1 国内玉米收获机的研制状况 .21.2.2 国外玉米收获机的研制趋势 .31.3 课题研究的主要内容 .51.3.1 主要内容 .51.3.2
6、 拟解决的关键问题 .5第 2 章 总体方案的设计 .62.1 结构功能要求 .62.2 机构方案设计 .62.3 摘穗装置设计与分析 .7第 3 章 关键部件设计 .103.1 分禾器分析与设计 .103.2 摘穗装置的计算 .113.2.1 拨禾链线速度与拉茎棍线速度分析 .113.2.2 链轮和链条选择 .143.3 绞龙部分分析与设计 .15第 4 章 主要零部件强度校核 .214.1 轴的校核 .214.3 键的强度校核 .26结 论 .28致 谢 .29参考文献 .30ContentIVAbstract Chapter1 Introduction .11.1 Topics rais
7、ed and significance.11.2 Domestic and foreign research and development status and trends .21.2.1 The development of the domestic corn harvester.21.2.2 The development trend of foreign corn harvester.31.3 Research content .51.3.1 The main contents.51.3.2 Intends to solve the key issues5Chapter 2 Chap
8、ter of the overall program design.62.1 The structure and function requires.62.2 Institutional design.62.3 Snapping the device design and analysis7Chapter 3 Chapter of the key components of design103.1 Sub-Wo-device analysis and design .103.2 Abstract ear device computing.113.2.1 Reel chain line spee
9、d and pull the stem stick line velocity analysis .113.2.2 Sprockets and chains to choose143.3 Auger part of the analysis and design.15Chapter4 The main components of strength check.214.1 Axis design and checking .214.2 Bearing design checking.264.3 Key strength check.27Conclusions28Acknowledgements
10、. .29References.30 V1第 1 章 绪论1.1 课题的提出和意义我国玉米种植面积和总产量仅次于美国居世界第二位。在我国玉米是仅次于小麦的主要粮食作物。全国玉米种植面积 0.24 亿公顷(约 3.6 亿亩)，约占全国总面积的 21.1%。玉米年产量达 11409 万吨，按茎杆和产粮比为 1.8 计算将产生 20536.2 万吨的玉米茎杆。玉米在我国分布很广，南自海南岛，北至黑龙江省的黑河以北，东起沿海省份，西到新疆及青藏高原，都有种植。由于气候差异和历史传统种植模式的影响，在我国玉米栽培模式千差万别，如有春玉米一年一作、春玉米一年两作和两年三作、夏玉米一年两作以及小麦、玉米套种
11、、一家一户小规模种植等多种模式玉米植株的产量、高度等生长特点也差异较大。这些模式都是基于传统的手工作业基础上发展和沿袭下来，较少地考虑到机械化作业方式的协调统一。随着农业生产机械化水平的提高和农业科学技术、机械技术的发展，在玉米生产中广泛采用机械化生产方式明显地受到玉米农艺栽培技术的相互制约，还没有一套系统的玉米机械化生产技术体系指导和应用到玉米生产中。因此机械化技术的应用和玉米栽培制度的改革成为缺少规范性的玉米机械化收获技术体系这个矛盾中的两个主要方面。由此农民在生产中存在着机具有了怎么应用的问题（即适应玉米种植模式），以及如何种植玉米来适应机械化收获的问题，而不造成减产、减少收入等方面的问
12、题。为了适应农业现代化发展的要求，玉米收获机械化水平需要进一步提高。玉米收获是玉米种植中最繁重的体力劳动，约占整个玉米种植投入劳动量的55%，在玉米生产全过程中机械化占据举足轻重的地位。利用机械收获，不仅把农民从繁重的体力劳动中解放出来，还为农民节省了费用，更能节省时间，用于外出打工，增加收入。因此，机械收获是减轻农民“ 三秋” 劳动强度、为农民增效、增收的有效途径之一。农业部2004 年最新统计我国小麦机收率达82%比去年提高了10 个百分点，而玉米的收获机械化水平不到2%玉米机械化收获问题，已经成为我国农业现代化发展的瓶颈，引起了各级政府和有关专家的高度重视，玉米收获机械化被农业部定为“十
13、五” 期间我国重点推广的十大农业机械化新技术之一，加大了科研和推广的支持力度。山东、河南、河北、辽宁、吉林等主要玉米产区都把玉米机收列为重点发展方向。初步预测，若要实现玉米收获机械化，全国共需玉米收获机30 万台，工业产值可达240 多亿元。随着人民生活2水平的不断提高城乡人民的饮食结构也在不断变化，人均的食用口粮逐年下降，饲料粮的需求逐年增多，而饲料粮中首选的作物是玉米。玉米不仅是优质的饲料，而且是制药、化工、食品等行业不可缺少的原料。在玉米产量不断提高的同时，也产生了大量的茎杆。由于一直以来没有合理的茎杆处理技术和机具，华北地区的玉米茎杆焚烧现象十分严重，每到秋收种麦季节，浓烟四起，60%
14、66%以上的茎杆被焚烧掉，只有 14.720.1%的玉米茎杆经机械粉碎还田，用于青贮的也只有20%22% 。这样一来，大量的茎杆被付之一炬，不仅是巨大的浪费，而且也造成了严重的空气污染，还导致了诸如飞机不能起降、高速公路事故频发等社会公害事件的发生。怎样有效地处理这些茎杆已经成为政府关注的问题。在实现小康向更加富裕迈进的新时期 随着人民生活水平的提高食物营养结构的改善，农牧业结构将进一步优化调整，畜牧业比重将进一步增大，农牧业良性循环的发展将增大对饲料作物的需求。但由于我国草原资源有限，过渡的滥垦及放牧造成的草原退化、沙尘暴剧增等，使得生态环境急剧恶化，牲畜饲草需求的矛盾更加突出。因此大力开发
15、茎杆资源，发展以茎杆为主要饲料的农区畜牧业，是我国畜牧业发展的重要途径。畜牧业的发展将加大玉米生产的发展，玉米生产的发展又将增大对玉米生产机械化的需求，针对我国玉米收获的现状，研制适宜中国国情的穗茎兼收型玉米联合收获机具具有重要的现实意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内玉米收获机的研制状况我国玉米收获机械研制起步晚，水平低，玉米机械化收经历了从引进国外样机试用、仿制、改进到消化吸收、自行设计两个阶段，并取得了很好的成果。到目前为止，我国从事玉米收获机研制生产的单位有 60 多家，已开发研制出的机型有 60 多个产品。从整体情况看，目前生产玉米联合收获机除悬挂式(背负式)外，大都处于样机
16、研制或试验阶段。各种机型仍需不断改进和完善，到大规模投入生产应用尚需一段时间。我国生产的玉米联合收获机按收获工艺可分为两种：摘穗剥皮果穗收集茎秆粉碎还田(或收集)；摘穗果穗收集茎秆粉碎还田( 或收集 )。玉米收获工艺研制的机型有牵引式、悬挂式(背负式)、自走式和玉米割台等四种机型。国内可实现果穗收获、茎秆切碎一体化的技术已申3报专利有很多，代表性的有：立式摘穗茎杆切碎装置；在普通卧式摘穗辊式收获机割台下方安装与摘穗辊平行的刀轴，在刀轴上安装不同形式的切刀，通过动定刀配合、动动刀配合等方式实现玉米收获、秸秆粉碎一体化技术两种技术类型。但总体说来国内的果穗收获、茎秆切碎一体化的技术尚未成熟。我国玉
17、米收获机械化仍然存在着许多问题。首先表现在基础部件研究不足，很多单位只是注重整机的研制开发，从而造成众多机型在收获工艺和机构参数上大同小异、重复制造。其次是产品的稳定性、可靠性差，机器故障频繁，从而造成玉米籽粒破碎率、果穗损失率、高等问题。我国目前从事玉米联合收获机研究和制造的单位有 30 多家，约 20 个产品，分为自走式、悬挂式、牵引式和谷物联合收获机配玉米割台等四种形式，又分单行和多行。但各厂家的产量都不大，其主要原因就是如上所提到的机具的适应性题、农民的购买力和玉米收获机的关键部件的可靠性等问题。因此必须加快对玉米联合收获机械化关键技术与装备的研究，以加速玉米收获机械化的进程。在自动化
18、程度方面，由于国产玉米收获机以实用为主，主要考虑降低制造成本，对自动化要求不高，因此明显落后于国外产品。目前，在已研制的机型中还有可靠性差、效率低、对作物的不同行距适应能力不强等问题，个别机型的损失率和破碎率还有待进一步降低。国内近期玉米收获机械仍以价格较低的悬挂式机型为主，适应多种行距的玉米收获机具将会随着技术的不断完善迅速占领市场。穗茎兼收型玉米联合收获机，可以实现茎秆资源的回收利用，将是玉米联合收获机近期研究、开发的重点，以适应畜牧业发展的要求，在畜牧业发展就快的地区，这种机型有较好的发展前景，预计未来几年将会出现比较实用的畅销机型。1.2.2 国外玉米收获机的研制趋势目前国外玉米收获机
19、的研究与生产技术已经成熟，目前在美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方国家的玉米收获(包括籽粒和秸秆青贮)已基本实现了全部机械化作业。国外多采用一年一作的种植方式，玉米收获时含水率低，主要采用玉米摘穗直接脱粒的收获工艺。如美国的 Johndeere 公司、Case 公司、德国的Mengle 公司、道依茨公司生产的玉米联合收获机，绝大部分是在小麦联合收获机上换装玉米割台，并通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的收获。主要表现在以下几个特点：1在保证良好性能的前提下，向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量4和高速发展。喂入量已由一般的 56 千克秒发展到 1012 千克秒所配发动机的功率最大到 24
20、3 千瓦，正在研发的有 276 千瓦；割台最大割幅已超过 9 米，配谷物联合收割机的玉米割台由收割 46 行发展到收割 8 行，发动机功率为 19千瓦，最高作业速度超过 3.6 千米小时。 2向扩大机器的通用性和提高适应性发展。除发展多种专用割台（大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割台）外，同一台机器还可配不同割幅的割台以适应不同作物和不同单产的需要；改进机体结构（如收割台的仿型机构、清粮室的自动调平装置等） ，使其更好地适应不同作物和倾斜地面，行走装置配置多种宽度的轮胎、履带，以提高工作的适应能力。3对保持收获中低损失率、高清洁度的主要工作部件的研究更为深入新型脱粒分离装置的研究，以提高生产率
21、，减少谷粒损失为目标，是现代玉米联合收割机最主要的发展趋势。在传统的纹杆切流滚筒及键式逐镐器的脱粒分离装置之后，双滚筒横置的轴流式结构广为应用，继而又研制了单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒分离结构，大大提高了脱粒率。4新材料和先进制造技术的广泛应用使产品性能更好，可靠性更高将玉米联合收割机机架、割台体加大壁厚或加强骨架、用大直径薄壁钢管作轴，纹杆进行表面硬化处理、各种联合收割机在易堵塞的部件上设置各种快速切离的安全装置、传动胶带采用新的结构和材料、切割装置都进行 8 小时以上磨合试验和升温运转试验、重要工作部件装机前的磨合试验或试运转，严格保证体系。5广泛应用机电一体化和自动化技术，向舒适性、使
22、用安全性、操作方便性方向发展为改善驾驶员工作条件，普遍装有现代化的密闭驾驶室以隔热、隔噪音；转动部件转速、收割机切割高度、谷物损失量、粮箱填充量、排草堵塞等配有信息显示；自控装置包括自动对行、割茬高度自动调节，自动控制车速，自动停车等；安全生产的警报输出和互锁补偿系统有故障警报、信号报警或语音报警、启动耳锁、单柄操作互锁、运输与收获互锁等功能。6向智能化收获机发展集全球卫星定位系统，地理信息系统和遥感系统于一身的“ 精准农业 “技术在智能化玉米收割机上的应用是当今收获机械化最新、最重要的技术发展。通过以上的比较不难发现，我国的玉米联合收获机械的现状跟国外一些先进技术相比还有相当大的差距，我国的
23、科研人员在机器的制造质量和可靠性、发展模式及如何使农艺和农机相结合等科研课题上，应该有很大的发展空间。51.3 课题研究的主要内容1.3.1 主要内容在课题中主要研究的是 Y215 玉米收割机割台的整体结构研究， Y215 玉米收割机主要应用于南方及高原地区，其作业强度较北方地区更为强而工作环境更为恶劣，这就对收割机的要求更高，而割台作为整个收割机最为关键机构之一，应具有较强的强度和可靠性，因此本课题主要设计内容为:结构简单，安全性高的与玉米收割机割台。1.3.2 拟解决的关键问题在本课题中主要解决的关键问题有以下几个方面：1各个机构的空间布局，其主要影响割台的重量和生产成本，良好的布局可以使
24、机构简化，传动应平稳，大大的提高了收割效率等。针对该问题我查阅了有关的资料并向老师和技术人员请教，最终确定摘穗板式收割机割台，其空间布局合理，使割台的体积最小化并有较高的安全可靠性。2传动方案的选择问题，对于传动方案可以说是本课题最为关键部分之一，传动方案的好与坏直接影响到整台玉米收割机的工作效率，对于玉米收割机收割时应保持割台的各个机构的转速相对稳定，以及固定的传动比，因此选用了链传动的方式，其具有良好的传动平稳性，保证了割台各机构的速度稳定性。3架体的强度问题，割台的主架体的耐用性是直接影响割台使用寿命的最关键问题，因工作环境和工作强度的影响，割台的架体就要求相对的高，而割台的架体和侧板等零件大部分是通过焊接连接的，所以选择了 Q275 碳素结构钢材作为主架体和侧板等零件。
