4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计
毕业设计(论文)
4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计
所在学院
专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师
2014 年 月 日
摘 要
随着水稻收割机技术的飞速发展，水稻收割机的农业领域正在不断的扩大，对应用需求提出了新的要求，为提高水稻收割机应用的水平，我们研制了一套水稻收割机系统。
本文阐述了水稻收割机的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的水稻收割机设计要求，进行了本演示系统的总体方案设计和各自由度具体结构设计、计算。
关键字：水稻收割机、结构设计、机械结构
Abstract
With the rapid development of technology of rice harvester, rice harvester of agricultural field is constantly expanding, puts forward new requirements on the application requirements, in order to improve the application level of rice harvester, we developed a set of rice harvester system.
This paper discusses the development history of rice harvester, application status at home and abroad, and its great superiority, put rice harvester specific design requirements, the design, overall design of the demonstration system and the degree of freedom concrete structure calculation; the final design of the telescopic mechanism and the fuselage design.
Key Words: rice harvester, structural design, mechanical structure
目 录
摘 要 ....................................................................................................................................... II Abstract..................................................................................................................................... III 目 录 .................................................................................................................................... VII
第1章 绪论 .............................................................................................................................. 8
1.1 4LBZ-100型收割机传动系统的组成 ........................................................................ 8
1.2 水稻收割机市场现状 ................................................................................................. 8
1.3 水稻收割机技术现状 ................................................................................................. 8
1.4 水稻收割机的发展趋势 ........................................................................................... 10
1.5 水稻收割机的发展趋势 ........................................................................................... 11
第2章 水稻收割机总体方案设计 ........................................................................................ 14
2.1总体设计的思路 ........................................................................................................ 14
2.2 设计方案过程及特点 ............................................................................................... 14
2.3 总体结构的设计和比较 ........................................................................................... 14
第3章 传动系统的设计和计算 ............................................................................................ 16
3.1 传动系统的设计和计算 ........................................................................................... 16
3.1.1 传动系统的驱动电机功率的预算 ................................................................ 16
3.1.2 传动系统结构设计 ........................................................................................ 17
3.2大小锥齿轮的设计和校核 ........................................................................................ 24
3.3 轴Ⅰ的设计和校核 ................................................................................................... 27
3.4 键的校核 ................................................................................................................... 37
总 结 ........................................................................................................................................ 38
参考文献 .................................................................................................................................. 39
致 谢 ........................................................................................................................................ 40
第1章 绪论
1.1 4LBZ-100型收割机传动系统的组成 4LBZ-100型半喂入式联合收割机是一款小型半喂入式收割机，具有小巧轻便，适应能力强的特点，特别适用于西南丘陵地区小块不规则农田的作业要求。它的传动系统一般由离合器、变速箱、驱动桥、主减速器、差速器等组成。
1.2 水稻收割机市场现状
自2004年国家施行农机购置补贴以来，直至2009年收割机市场一直呈现出持续火热之势，收割机产销量急剧上升，保有量也迅速增大，国内收割机生产企业增多，收割机技术趋于成熟，产量剧增，价格大幅下降以及国内市场水稻收割机的巨大刚性需求是这几年收割机市场一路走高的主要原因，而进入2010年，收割机市场开始步入理性增长阶段，国内市场温和增长，没有大起大落情况出现欧美与日韩等国的机器仍占据着大量市场份额，国内企业很难与之抗衡我国水稻收割机的发展很不平衡，吉林辽宁等东北产区以及江浙沪等发达地区机械化程度较高，水稻机收率可以达到60%～80%，而其他水稻主产区( 如四川和重庆等地) 水稻机收率偏低，2009年仅能达到30%左右由于当地经济条件和地理环境的限制，水稻收割机的推广普及仍存在很大的困难而在安徽湖南等地，虽然在生产厂家和农机部门的共同努力下收到了一定的效果，但水稻机收率仍然不尽如人意 这些地方市场潜力较大，但对水稻收割机的技术要求更加严苛。
1.3 水稻收割机技术现状
目前，我国水稻收割机主要有以下几种类型:
1) 按喂入方式，可分为全喂入式联合收割机和半喂入式联合收割机 全喂入式联合收割机结构简单，成本低廉，适合地形较好的平原地区大面积作业; 半喂入式联合收割机生产效率高，收获损失小，适用范围更加广泛。
2) 按配置结构，可分为自走式和背负式两种 背负式收割机主要与手扶拖拉机以及8．83～47．8kW 的四轮拖拉机配套使用，以拖拉机作为动力，降低了购机成本 而自走式收割机工作稳定，效率高，已经逐渐取代了背负式收割机，成为水稻收割机的主要发展趋势。
3) 按行走方式，可分为轮式和履带式两种 轮式传动系统结构简单，成本较低，在长江以北土质较好的平原地带以及田地分散的丘陵山区地带使用较为普遍; 履带式传动系统附着力强，适宜在泥地和水田中作业。
4) 按脱粒方式，可分为梳脱收获和喂入式收获两种 喂入式收获即先将植株割下后整体经过脱粒装置进行脱粒; 而梳脱收获又称为割前脱粒，即先进行脱粒操作，再将植株割下 梳脱收获可以大大减少进入脱离装置中的物料的草谷比例( 仅为0．18～0．48) ， 从而减少功率消耗，提高工作效率。另外，梳脱收获具有湿脱性能好损失小和清洁度高等优点，尽管目前梳脱机型在可靠性和配套性方面都存在着某些不足，尚处于样机推广阶段，但它是未来水稻联合收割机的一个重要发展方向由于作业环境的不同，国外联合收割机发展方向也不尽相同，欧美的联合收割机大部分是全喂入自走式机型，并且机型较大，档次较高，能同时收获小麦水稻玉米和大豆等农作物，功率较大，一般为147kW 以上，工作效率很高; 而日韩的联合收割机多为半喂入自走式机型，可以兼收稻麦，适合水田作业，其功率和价格等都与国产半喂入机型较为接近，但可靠性较国产机型更高，更加小巧专业，在国内市场上占有较大份额。目前，我国水稻联合收割机主要有全喂入自走式和半喂入自走式两种机型 全喂入式机型起步较早，技术较为成熟，尽管存在无法解决水稻倒伏时无法作业和秸秆利用等问题，但仍是国内市场上的主流机型，半喂入式水稻联合收割机是日本最先研制出来的，在我国的生产研发虽然起步于20世纪70年代，但由于其机型结构复杂，技术含量高，制造难度大，成本较高，企业很难在短期内收回投资，所以至今仍没有形成大批量生产的能力，由于缺乏核心技术，一些主要零部件( 如发动机和核心工作部件等) 仍需要从日韩等企业进口，导致国内生产的半喂入式联合收割机的价格一直居高不下，一台半喂入式机型的售价在14万～16万元左右，一般经济条件的用户根本无力购买，而且与同等价位的日韩进口机型相比，性能和价位都不具有竞争优势 相对而言，国产大型全喂入式机型每台3万～5万元的售价更容易被用户接受。所以，尽管某些专家曾预测全喂入式机型将被半喂入式机型所取代，但无论从企业还是消费者方面都更加倾向于发展成熟的全喂入式机型 而这也正反映了国内水稻收割机技术的发展现状，即全喂入式水稻收割机产品基本定型，但仍难以解决水稻倒伏和秸秆回收利用问题，目前的发展方向为大功率高效率以及提高可靠性和适应性; 而半喂入式水稻收割机尚缺乏核心技术支持，缺乏自主品牌，成本
居高不下，尽管很适合我国西南地区水稻主产区收获作业，但发展受限，技术难题亟待解决。
1.4 水稻收割机的发展趋势
国内水稻收割机技术与国际先进水平仍存在着巨大的差距，存在诸多问题，而解决这些问题的根本途径就是加大研发力度，从技术层面上打破国外企业的垄断，尽快生产出适合我国水稻产区使用的机型。首先，对于半喂入式联合收割机，割前脱粒技术成为发展趋势，采用梳脱收获工艺，梳脱茎秆切割整齐铺放联合作业的工艺流程，可以很好地解决半喂入机型的技术难题，而全喂入式机型在进一步加大功率，提高适应性的同时对主工作部件结构的进一步改进( 如采用轴流滚筒等) ，使收割机结构简化，工作更加可靠 其次，为了提高收割机的通过性，应着重对半链轨和橡胶履带式行走结构进行进一步优化，降低整机质量，从而减轻水稻收获时对土壤的压实作用，这对于促进免耕和少耕技术的发展具有重要意义。全喂入适应性广，半喂入发展受限。结合我国水稻机收发展严重不平衡的事实，针对西南地区分散的丘陵与山区等作业环境，开发出灵活机动小功率低功耗和可靠性高的小型水稻联合收割机，将成为我国水稻收割机发展的主要方向，借鉴日韩先进技术和发展经验可以看出，采用自走式半喂入式的小型水稻联合收割机非常适合这些地方水稻收获作业，而对其发动机机械结构和主要工作部件等核心技术的研发，将成为我国农业部门与相关企业的重要任务通过采用模块化设计方法，借助于CAD ，Pro/E和ANSYS 等计算机软件，对收割机各部件进行建模分析与振动测试等，进一步优化收割机结构，提高收割机可靠性，也将成为水稻收割机设计制造的重要环节随着公顷产量1050kg 以上的超级杂交水稻的问世，如何解决现有收割机脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配秆青叶茂作物在大流量条件下分离困难等问题，设计生产出适合其特性的机型，也是当前我国收割机发展的重要方向之一。总之，对于当前国内主流机型，在保证良好性能的前提下，保证高效率大功率和大喂入量，从而进一步提高作业效率; 采用新材料和先进设计制造工艺，降低收获损失率，提高清洁度; 以人为本，运用机电一体化技术，提高整机舒适性安全性和操作方便性等除了对现有机型的进一步改良和优化之外，借鉴国外经验，针对我国地形复杂，水稻种植农艺作物品种土壤情况和水文条件差异较大等现状，功能更加齐全满足一机多用要求的新机型也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。