1、目 录1 现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义 .41.1 玉米收割机的现状及各国玉米收割机的发展历程 .41.2 我国玉米收割机的发展历程 .61.3 玉米收获机械化的发展趋势 .91.4 我国玉米收割机发展的意义 .102. 玉米收割机设计数据调研与前期构思 .112.1 数据调研与发动机参数 .112.2 玉米收割机原理与思路的构想 .122.2.1 玉米收割机割台 .122.2.2 玉米收割机得传动部分 .133 玉米收 割机的设计计算过程 .143.1 传动计算 .143.2 结构尺寸计算 .143.3 锥齿轮数据计算 .153.3.1 主轴锥齿轮与轴 4 端锥齿轮
2、 .153.3.2 锥齿轮 1，锥齿轮 2，锥齿轮 3.153.4 主轴及轴 1，轴 2，轴 3，轴 4 的设计 .163.4.2 轴 1 的尺寸设计 .173.4.3 轴 2 的尺寸设计 .173.4.4 轴 3 的尺寸设计 .183.4.5 轴 4 的尺寸设计 .193.4.6 主轴连接输送带皮带轮的尺寸设计 .204 玉米 收割机图纸绘制过程 .214.1 auto CAD 的简介 .214.2 主要零部件的绘图过程 .234.2.1 主轴的绘图过程 .234.2.2 主轴连接输送带皮带轮的绘制过程 .295. 本次 毕业设计的总结与致谢 .376.参 考 文 献 .40摘要2摘 要玉米
3、作为作为我国第二大农作物，与之相对应的我国玉米收割机发展十分迟滞。本文的出发点正鉴于此，以现有的玉米收割机为什么不能适应中国的玉米种植农艺为出发点，选取最具代表性的前悬挂式玉米收割机进行改进创新设计，使改进后的机型能够让农机与农艺得到最大限度的结合。本文对玉米收割机进行了整体的机构理论研究。分析国内外的各种型号的玉米收割机的使用与现状，找到适应我国情况的相应机型，并对其中的关键部位进行了设计计算，主要包括锥齿轮、摘穗辊和动力输入的传动轴的设计，保证了机构运行的可靠性。关键词：玉米收割机，锥齿轮，摘穗辊西安交通大学城市学院本科生毕业设计论文3AbstractAs Chinas second-la
4、rgest corn crop,and the corresponding development of Chinas corn harvest machinery is hysteresis. In this paper, the starting point is to the existing maize harvest machine, why cant adapt to Chinas corn agronomic as a starting point, to select the most representative before hanging corn harvest mac
5、hine design improvement, improved model can make farm machinery and agricultural get maximum.First is the overall pick ear of corn, the structure design of the key parts of design calculation, such as bevel gear, harvest roll and the design of the input shaft, guarantee the reliability of the operat
6、ion. Key words: Corn harvester, Bevel gear, harvest roll1.现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义41 现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义1.1 玉米收割机的现状及各国玉米收割机的发展历程玉米收割机是在玉米成熟或接近成熟时，根据农艺要求，用机械来完成对玉米果实收割及秸秆处理的作业农业机械工具。 是针对新型能源开发和减轻农民朋友劳动强度而研究开发的一种新型自动化农业机械，一种价格低廉适合农村小四轮机械普及计划，配套就能收割玉米果实及处理秸秆的农业机械。它缩短了农民朋友的劳动周期，提高农业生产效率，让人们从
7、繁重的体力劳动解放出来。玉米收割机的工作原理部件主要有割杆装置、输送装置、液压升降器等部件组成。作业时，机器沿玉米垄方向前进，割刀将玉米秸秆割掉，玉米穗通过辊组挤压与玉米杆脱离掉落在传送带上被传送带向后传送并收集起来，完成收割。 玉米收割机动力的分离是由驾驶员操作拖拉机的液压升降系统来完成，把主机往上提升到所停留的位置后，两根 B 型三角带就会停止转动，切断柴油机的动力输入，实现动力输出和割刀和输送带的分离，割刀和输送带就会停止转动。反之就会处于工作旋转状态。玉米收割机的收割机分类：（1）便携式收割机又分为侧挂式和背负式两种：侧挂式自动收割机采用硬轴传动方式， 主要由发动机、 传动系统、离合器
8、、工作部件、操纵装置和侧挂皮带等部件组成。在传动轴的一端配置 0.75 2 千瓦的单缸二冲程风冷汽油机和离心式摩擦离合器；另一端安装由减速器和切割刀具等部件组成的工作部件。工作部件的类型很多，常用的为圆锯片、刀片或尼龙丝。作业时，将传动轴的铝合金套管上的钩环挂在操作者肩下的背带上，操作者握住手把，在向前前进过程中横向西安交通大学城市学院本科生毕业设计论文5摆动硬轴,即可完成切割杂草、灌木等作业。机具重约 612 千克,转速约为45005000 转/分。背负式自动收割机。用软轴传动，一般构造与侧挂式割灌机的机械构造原理相似，不同的是其发动机装置的部件背在操作者背上，切割部件由软轴传动，发动机功率
9、一般为 0.751.2 千瓦。 发动机与背架之间以两点联接并装有特制橡胶件用以隔振。软轴为套装在软管内的钢丝挠性轴，目的为用以传递扭矩。软管为敷有橡胶保护套的金属编织网包住的钢带缠卷的螺纹管，以防尘土侵入轴内造成机械损伤和零部件工作而带来的工作危险并保持轴表面的润滑油工作状态。割幅一般在 1.52 米之间。（2）手扶式收割机由普通行走轮来支承机具总体重量，由操作者推动机器前进，由发动机输出动力驱动工作部件进行切割玉米杆作业。其机械构造和工作原理同便携式割灌机的机械构造和工作原理相类似。（3）悬挂式收割机悬挂在拖拉机机体后方，由动力输出轴驱动工作部件旋转，适用于农村大面积农田割灌作业。主要由机架
10、、锯片、传动装置、悬挂装置和推板等工作部件组成。在操作者进行割灌作业时，拖拉机动工作方式是后退行驶，工作行驶速度为 5 公里小时,可锯茎秆直径为 10 厘米左右的灌木。玉米机械收割是玉米生产全过程机械化中的关键一环。机械收获是指通过全自动或半自动机械手段，完成摘除果穗、输送果穗、果穗装箱和茎杆还田等工序，这些工序一次性完成称为联合收获。世界历史上第一台玉米联合收获机是由澳大利亚昆士兰文巴的艾伦（George Hand）于公元一九二一年设计出来的，后来又经过多次完善和改进，随后一些经济发达国家便在之前的研制基础上逐步开始规模化的生产和使用，直至上个世纪五、六十年代已完全完成玉米收获机械化，玉米生
11、产全过程机械化技术体系已经成熟的应用了许多年。与原来的纯手工收获方式相比，玉米生产全过程机械化技术的最显著的特点是“大功率、多功能、高效率、高舒适性” ，机械化收获主要采用玉米摘除果穗、果穗脱粒、秸秆还田的收获工艺等，这种收获方式并不太适合我国一年两作地区和其他地区的玉米种植特点，特别是在玉米果穗高含水率收获时的损失率较高。穗茎兼收机型仅有乌克兰赫尔松公司生产的玉米收获机，但其结构庞大、价格昂贵，1.现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义6不适合我国大部分地区的农村情况。青贮收获机是完成玉米果穗、茎杆一起切碎收获的机械化机具，不符合我国农村大部分地区的玉米收获方式。玉米播种环节
12、，随着播种机械器具的研制开发与推广应用，机械技术和工艺质量渐趋成熟，已完全具备了满足机械化种植的基本条件。我国自动化玉米收获机械研制与世界发达国家比较起步较晚，目前从事玉米收获机械研究和规模化生产的单位仅有 50 余家，机型达 60 多个品种，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，摘穗机构主要有板式、卧辊式和立辊式，各厂家的生产结构参数相近，但各厂家之间的配套性、标准化不够，新产品研制开发和生产投资力度小、可靠性差、质量也难以保证。由于播种等环节与收获环节上的脱节，玉米机械化生产技术还不是很规范，适宜各个地区不同种植特点的技术规范还没有完全建立和应用起
13、来。因此，必须加快对玉米生产各环节关键部分机械化技术与装备的配套应用研究与试验示范，以加速我国玉米生产机械化的进程。目前美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方农业机械技术发达国家，玉米的收获包括籽粒和茎杆青贮已基本上实现了机械自动化，由于其种植方式多为一年一季，收获时玉米籽粒的含水率很低，大多数国家均采用玉米摘穗并直接将果穗脱粒的收获方式。美国的 John Deere 公司、Case 公司、德国的 Mengle 公司等研发及生产的玉米联合收获机，绝大部分是在小麦收获机的基础部件上换装玉米割台，并通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。1.2 我国玉米收割机的发展历程我国农村大部分地区的玉
14、米种植特点与欧美等农业机械化技术发达国家相比，我国的玉米种植有以下几个特点： （1）玉米种植地块小; （2）玉米种植行距不统一; （3）玉米收获期籽粒含水率较高。从上个世纪八十年代初期，我国相继从国外引进了一些国外先进机型，如美国 Case 公司的联合收获机换装玉米割台，一次作业可完成玉米摘穗、果穗脱粒和玉米粒清选作业。由于在我国北方大部分玉米产区尤其是小麦玉米一年两作种植区，玉米收获时其籽粒含水率高达 35%以上，若采用直接脱粒方式收获，西安交通大学城市学院本科生毕业设计论文7籽粒破碎率十分严重。据一九八零年九月在河北省栾城县万亩试验站测定，美国 Case 公司研发生产的 1440 型联合收
15、获机换装玉米割台后收获玉米时，籽粒破碎率的平均值为 14%，最高值可达到 30%，总损失率达到 20%。而且这种直接脱粒的收获方式也不利于玉米后熟，因而导致产量的降低。因此这种类型的机具并不适应在我国两茬轮作种植区换水率很高的玉米的收获作业。同期我国还引进了前苏联的 KCKY6 型自走式玉米收获机，是现在乌克兰赫尔松康拜因联合收获机制造公司研发生产的。这种联合收获机可以进行摘穗青贮联合作业，实现穗茎兼收。它采用对行作业，设计收获行距为 700mm，而在我国广大农村地区的玉米种植行距杂乱无章，没有同意的标准，因此就制约了这种机具的大范围使用；它的玉米茎杆切割方式为无支撑切割，使得售货机作业后的留
16、茬高度高且参差不齐，而且由于喂入杂乱造成切碎后的茎秆长短不一，切碎后的饲料斜茬率高，切段长度达 40120mm，使得留茬能作为饲料的利用率很低，用户使用后很不满意。并且这种机型宽度达 4.5m，机体十分庞大，价格非常昂贵，并不适应我国农村广大地区的田间道路情况及经济的发展水平。而约翰迪尔新世纪 7000 系列自走式青贮收获机是一种能进行穗茎一起切碎的专用的青贮收获机，工作行走速度快，收割作业效率高，工作能源消耗少，机械自动化水平高，但是它仅仅只能进行青贮但不能进行摘除果穗作业，并且由于机具价格昂贵，令我国广大的农村购买者望而却步，因此这些机型也不适合我国玉米的机械自动化收获。目前，国内自主研发
17、的玉米收获机正处于开发、试验和示范阶段，少数企业的玉米收获机也仅为小批量小规模生产中。在未来 5 年内还主要是发展功能单一、价格低廉、结构简单、可靠性高和易维修的玉米收获机，机型主要以背负式和中小型自走式机为主。功能单一的摘穗还田机也将会有一定市场。其发展大致经历了三个阶段，第一阶段始于二十世纪六十年代，当时几乎还没有形成定型产品。第二次的玉米收获机研发高潮出现在上个世纪 80 年代后期，共有接近 50 家大小企业和科研单位参与其中，研究开发的重点是解决高湿玉米（籽粒含水率高达 35%以上）在收获过程中的籽粒破损率高的收获问题，针对当时农村经济发展状况和经营规模，研制成功了 60 多种机型。到
18、二十一世纪，我国的玉米收获机发展进入第三个阶段。单从技术开发层面上说，当时我国自主研1.现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义8发的玉米收获机已经达到或接近外国农业机械化技术先进国家的水平。但是对我国农村玉米种植小规模经营状况（地块小、玉米品种多、种植行距没有统一规范等）针对性不是很强。另一方面，近几年随着我国农村经济结构的整体调整和畜牧业水平的整体发展，穗茎兼收型玉米联合收获机的需求量正在迅速增加。这将使我国农村地区玉米收获机技术的开发与研究围绕以下几个热点展开：1）不对行收获技术；2）降低收获机动力消耗的技术；3）降低收获后果穗含杂率的技术；4）降低籽粒破碎率的技术。我国玉
19、米收获机械从研制至今，通过农业机械科研、农业生产等各方面单位的努力下，已经取得了很好很快速的发展。目前为止，我国玉米联合收获机发展从绝对数量上看，虽然与小麦、水稻相比相差甚远，但从玉米联合收获机自身发展角度来看，玉米收获机械化还是取得了很好很快的发展。主要表现在两个方面。一方面，在国家和各级政府加大了对玉米联合收获机研制开发的资金和政策相关单位的支持下，许多科研单位和企业对玉米联合收获机的关键技术进行了研究和试验。例如山东省农业机械技术推广站、山东理工大学、淄博向农机械有限公司和莱阳农学院等四家单位联合承担的“十五”国家科技攻关项目“玉米收获技术与装备研究示范” 课题，将会有效的解决多年来制约
20、我国玉米联合收获机中穗茎兼收的关键技术和模块化设计，研究开发出在一年一作、一年两作地区进行玉米收获和穗茎兼收技术方案与机器配套系统，提高玉米联合收获机械的机械可靠性和地区适应性。另一方面，北方各省、市、自治区都进一步加强了玉米收获机械化技术的推广力度，在局部地区，玉米的机械化收获已经呈现出比较快发展的良好迹象，特别是山东省，2009 年全省玉米联合收获机保有量已达可观的 5873 台，机收水平达到 11。从全国范围来看，玉米机械化收获技术的实践与推广仍然处于发展的初始阶段。2005 年，我国农村地区玉米收获机械化水平不到 3，远远落后于同期小麦收获机械化水平的 80、水稻收获机械化水平的 35
21、的全国收获机械化水平。我国玉米收获机械化仍然存在着许多必须面对的问题。首先表现在基础核西安交通大学城市学院本科生毕业设计论文9心部件研究不足，很多科研单位与生产企业只是注重整机的研制开发，而忽视基础核心部件的设计研发，从而造成众多机型在收获工艺和机构参数上大同小异、重复制造的问题。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。1.3 玉米收获机械化的发展趋势就目前我国农村大部分地区的玉米收割机机械化水平来看，我国玉米机械化收获水平有了很大发展，根据各地玉米种植行距、农艺要求的不同，各科研单位与生产企业设计开发了众多不同原理不同工艺的机型。但根据我国农村
22、经济的实际情况和市场要求，今后一段时间我国玉米收获机械产品开发的重点主要是以下几点：（1）从我国玉米收获作业功能上考虑，应将重点放在开发穗茎兼收型玉米联合收获机上。随着我国农业结构的大范围调整，畜牧业的发展，收割后的作物秸秆作为饲料饲喂牲畜是秸秆过腹还田的自然途径，也是秸秆饲料价值和肥料价值的最重要体现。穗茎兼收型玉米联合收获机一次完成玉米果穗、玉米茎秆的收获，适应农民传统收获玉米的习惯，又增加了茎秆青贮收获，为广大农村发展畜牧业提供丰富的饲料资源，是今后发展的热点之一。（2）对于近几年市场需求较大的悬挂式（背负式）玉米联合收获机应尽快完善 3 行机型。悬挂式（背负式）玉米联合收获机可一次性完
23、成玉米摘穗、果穗输送、果穗集箱、秸秆还田等作业，具有结构简单、性能可靠、维修方便、价格适中等优点。该机型具有有效的提高我国广大农村地区拖拉机动力的利用率，大大缩短农民投资回收期的优点。所以从我国农村现阶段的经营管理模式、经济发展水平、农民朋友购买能力、农村现有的可利用动力情况来看，悬挂式（背负式）玉米联合收获机在今后一段时间仍将在农村占有较大的市场份额。(3)开发与谷物联合收获机相匹配的玉米割台，实现一机多用化，提高机械机具利用效率。目前为止，一些科研单位和生产企业已开发出与谷物联合收获机相匹配的1.现代玉米收割机的历史与发展现状以及玉米收割机的发展意义10玉米割台，与 6080 马力的谷物联
24、合收获机进行割台互换。从试验示范效果看，农民对这种可互换割台表现出了极大的兴趣，由于自走式谷物联合收获机品种较多，一种机型只有一种配套挂接方式，挂接装置很难标准化。如果谷物联合收获机生产企业能和玉米割台生产企业合作研发，玉米割台市场需求的潜力将会非常巨大。（4）为适应现阶段我国农村规模经济发展，继续完善与提高现有的 3 行以上自走式玉米联合收获机。随着现阶段我国农村经济实力的逐步提高和规模经济的逐步发展，自走式玉米联合收获机因其机构紧凑、工作性能良好、工作作业效率高等优点，将会得到较大需求。目前自走式玉米联合收获机的研制与完善已被列入国家“十一五” 发展规划科技攻关项目。在现有的机型上，完善其
25、三行以上机型的工作作业可靠性、稳定性，并在此基础上应用液压、机械、电气自动化技术结合开发出具有中国特色和较高机械化技术水平的大型自走式玉米联合收割机机型，是我国玉米联合收获机发展的必然选择。1.4 我国玉米收割机发展的意义玉米收获机械化是农业机械化的重要组成部分和重要的环节，也是我国现阶段农业机械化的薄弱环节之一，因此在“十一五”发展规划中已经将其作为了我国农业机械化发展的主攻方向和重点发展对象。实现玉米收获机械化是一项及其复杂的系统工程，需要将科研、生产、推广、管理等纳入这个大系统，把这些工作紧密地集合在一起。首先要把握住产品开发、推广的方向。我国广大农民朋友需要的是能够满足不同农艺要求及性能可靠、操作简便、易于维修、价格适应不同经济发展水平、机械效率高的系列化玉米收获机械，这就要求有关方面应统一规划和制定不同的发展目标，使得各环节工作协调一致共同发展。其次要依靠科技进步，抓住机遇，稳定推进。玉米联合收获机在农业机械产品中属于复杂程度较高的机具，它需要一次完成一系列复杂作业工作，涉及到的研发生产技术范围也较广，其设计方面与制造方面都有相当的难度，特别是关键部件的关键技术，除了需要经过长期的理论研究外，还需要大量的试验改进，无论是技术开发还是企业生产都不能逾越生
