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1、山东理工大学 毕业设计论文题 目：卧式联合玉米收割机割台虚拟 样机设计 摘穗局部 学 院：轻工与农业工程学院专 业：机械设计制造及自动化学生姓名: 指导教师： 毕业设计论文时间：二六年 三月一日六月十四日 共十七周目录 TOC o 1-3 u 目录 PAGEREF _Toc138001392 h 2摘 要 PAGEREF _Toc138001393 h 3Abstract PAGEREF _Toc138001394 h 4第一章 课题研究的目的和意义 PAGEREF _Toc138001395 h 51、课题的提出和意义 PAGEREF _Toc138001396 h 52、国内外研究开发的现
2、状及趋势 PAGEREF _Toc138001397 h 63、研究开发的必要性及意义 PAGEREF _Toc138001398 h 12第二章 课题的目标和主要研究内容 PAGEREF _Toc138001399 h 131、研究目标 PAGEREF _Toc138001400 h 132、主要研究内容 PAGEREF _Toc138001401 h 13第三章 指导思想与技术路线 PAGEREF _Toc138001402 h 141、指导思想 PAGEREF _Toc138001403 h 142、设计技术路线 PAGEREF _Toc138001404 h 14第四章 割台的总体设计
3、 PAGEREF _Toc138001405 h 141、课题主要研究目标 PAGEREF _Toc138001406 h 142、课题要求的主要技术指标 PAGEREF _Toc138001407 h 143、摘穗辊最正确转速确实定 PAGEREF _Toc138001408 h 154、方案确实定及主要参数的计算 PAGEREF _Toc138001409 h 155、卧式摘穗辊式原理。 PAGEREF _Toc138001410 h 16第五章 三维设计 PAGEREF _Toc138001411 h 171、虚拟设计特点 PAGEREF _Toc138001412 h 172、虚拟产品
4、建模技术概述 PAGEREF _Toc138001415 h 193、主要部件摘穗辊组合的绘制过程 PAGEREF _Toc138001419 h 264、总结 PAGEREF _Toc138001420 h 29参 考 文 献 PAGEREF _Toc138001421 h 30摘 要卧辊式割台是玉米联合收获机的核心部件，本文对卧式割台的主要部件进行了系统的理论分析，并对割台部件进行了虚拟设计，为玉米收获机研究设计提供依据。采用理论分析的方法对卧辊式割台的主要零部件的参数和结构进行了改良设计。在先前研究的根底上，分析总结了与卧式茎杆切碎装置相配置的卧式摘穗辊主要参数的选择依据及应用范围。在分
5、析了相关的实验数据后确定了摘穗的最正确转速，以保证收获机的最正确摘穗质量。以玉米收割机割台为研究对象，围绕虚拟设计与制造等相关技术理论，论述了如何应用虚拟设计方法到达快速开发对象的目的。基于Pro/Engineer虚拟环境，采用级连层次单元模型建立产品模型的方法，重点对玉米收割机的虚拟建模、虚拟装配等方面进行了探讨和研究。关键词：卧式割台，摘穗辊，分禾器，虚拟设计全套图纸，三维加153893706AbstractThe horizontal header is the central equipment of corn combine harvester. The main equipment
9、header, Snapping roller,Virtual Design,Pro/Engineer第一章 课题研究的目的和意义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。全国玉米种植面积亿公顷约亿亩，约占全国总面积的。玉米年产量达11409万吨，按茎杆和产粮比为计算，将产生万吨的玉米茎杆。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
10、套种、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根底上开展和沿袭下来，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、机械技术的开展，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标准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
11、的问题。因此制订适宜当前玉米收获的机械化技术与栽培模式相配套的技术标准，编写既适合玉米收获机械设计和使用维修方面的培训教材来指导玉米生产，成为农业和农民生产中的实际需要，也是该工程所研究的重点内容。为了适应农业现代化开展的要求，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
12、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开展的瓶颈，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开展方向。初步预测，假设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
13、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燃烧现象十分严重，每到秋收种麦季节，浓烟四起，6066以上的茎杆被燃烧掉，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20227。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
14、性循环的开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。因此大力开发茎杆资源，开展以茎杆为主要饲料的农区畜牧业，是我国畜牧业开展的重要途径。畜牧业的开展将加大玉米生产的开展，玉米生产的开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。2、国内外研究开发的现状及趋势玉米机械收获是玉米生产全过程机械化的关键一环。机械收获是指通过机械手段，完成摘穗、输送、装箱和茎杆还田等工序，这些工序一次完成称为联合收获。世界上第一台玉米联合收
15、获机是由澳大利亚昆士兰文巴的艾伦George Hand于1921年设计出来，又经过屡次完善和改良，随后一些经济兴旺国家便逐步开始生产和使用，至上世纪五、六十年代已完成玉米收获机械化，玉米生产全过程机械化技术体系已经成熟的应用多年。其特点是“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穗、脱粒、秸秆还田的收获工艺，这种收获方式不适合我国一年两作地区和其他地区的玉米种植特点，特别是在玉米高含水率收获时损失率较高。穗茎兼收机型仅有乌克兰赫尔松公司生产的玉米收获机，但结构庞大、价格高，不适合我国国情。青贮收获机是完成玉米穗、茎一起切碎收获的机具，不符合我国农村玉米收获方式。玉米播种环节
16、，随着播种机械的研制开发与推广应用，机械技术和质量渐趋成熟，具备了满足机械化种植的根本条件。我国玉米收获机械研制起步较晚，目前从事玉米收获机械研究和生产的单位有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，各厂家生产结构参数相近，但配套性、标准化不够，新产品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标准，适宜各个地区不同种植特点的技术标准还没有完全建立和应用。因此，必须加快对玉米生产各环节关键机械化技术与装备的配套应用研究与试验示范，
17、以加速玉米生产机械化的进程。目前美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方国家，玉米的收获包括籽粒和茎杆青贮已根本上实现了机械化，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脱粒的收获方式。美国的John Deere公司、Case公司、德国Mengle公司等玉米联合收获机，绝大局部是在小麦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联合收获8。从20世纪80年代初期，我国相继引进了一些国外机型，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、脱粒和清选作业。由于我国北方玉米产区尤其是小麦玉米一年两作种植区，玉米收获时籽粒
18、含水率高达35%以上，采用直接脱粒方式收获，籽粒破碎率十分严重。据1980年9月在河北省栾城县万亩试验站测定，美国Case公司的1440型联合收获机换装玉米割台后收获玉米时，籽粒破碎率平均为14%，最高到达30%，总损失率到达20%。而且这种直接脱粒的收获方式也不利于玉米后熟，导致产量降低。因此这种类型的机具不适应我国两茬轮作种植区高含水率玉米的收获作业。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生产的。这种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700mm，而我国广阔农村的玉米种植行距杂乱，制约了机具的使
19、用；它的茎杆切割方式为无支撑切割，使得作业后的留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。使得饲料利用率很低，用户使用后很不满意。并且这种机型宽度达，机体庞大，价格昂贵，不适应我国农村广阔地区的田间道路情况及经济的开展水平。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，速度快，效率高，能耗少，自动化水平高，虽然它能进行青贮但不能进行摘穗作业，并且由于机具价格昂贵，令购置者望而却步，因此这些机型不适合我国玉米的机械化收获。目前，国内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
20、也仅为小批量生产。在未来5年内主要是开展功能单一、价格低廉、结构简单、可靠性高和易维修的玉米收获机，机型将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会有一定市场。其开展经历了三个阶段，第一阶段始于20世纪60年代，几乎没有形成定型产品。第二次高潮出现在80年代后期，共有近50家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%以上的收获问题，针对当时农村经济开展状况和经营规模，研制成功了60多种机型。到2000以后，我国的玉米收获机开展进入第三个阶段。单从技术开发层面上说，当时我国的玉米收获机已经到达或接近国际先进水平。但是对我国农村小规模经营状况地块小、玉米品
21、种多、种植行距不一等针对性不强。再有随着近几年农村经济结构的调整和畜牧业的开展，穗茎兼收型玉米联合收获机的需求量迅速增加。这使我国玉米收获机技术的开发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。总之，玉米收获机在二、三开展阶段，归纳起来主要有以下几种机型：图11 丰收2卧双行牵引式玉米收获机a.牵引式玉米收获机。牵引式玉米收获机是我国最早研制和开发的机型。牵引式玉米收获机以丰收2卧型最为典型，如图1-1所示。它是80年代初期专门为大农场设计的机型，配套动力为40kW及其以上的拖拉机，摘穗机构为摘穗辊式且具有剥皮的功能
22、，工作部件配置在拖拉机的右前方。这种机型的可靠性及作业效率都很高，价格也不高，动力可与整机别离，提高了动力的利用率，适合较大地块作业，只是茎杆粉碎质量差。它致命弱点是机组较长17米，不适合广阔农村的小地块作业，且作业前需人工开道，个体农户根本无法使用，目前已很少见。b.悬挂式玉米联合收获机。悬挂式玉米联合收获机是指玉米收获机悬挂在拖拉机上，使其与拖拉机形成一体，形式与自走式收获机相近。有前悬挂、侧悬挂和倒悬挂三种。代表机型有4Y118型的单行玉米收获机，配套动力为的小四轮拖拉机，摘穗形式多为摘穗辊式摘穗结构图12，一次可完成玉米的摘穗、集箱和茎杆粉碎等作业，但由于先天的动力缺乏、效率低、重复碾
23、压地表以及可靠性差等原因，只是昙花一现，未能大面积使用；4Y2型、4YW2型图1-3、4YB3型，这些机型配套动力为5065HP拖拉机，两行机摘穗机构多为摘穗辊式，三行以上多为摘穗板式。一次作业可以完成玉米的摘穗、果穗集箱和茎杆粉碎，但碎茎杆只能还田不能收集。这类收获机价格适中3万元左右，并且能够充分利用现有的拖拉机，到达一机多用，为目前保有量最多的机型。但是我国现有的拖拉机设计时只考虑了拖拉机的耕、种等功能，没有考虑配套收获机械的特殊需求，不能倒开，也没有前动力输出轴，因此此种机型还存在一些弱点。图12 4Y118型单行玉米收获机图13 4YW2背负式玉米获机(向农)c.自走式玉米联合收获机
24、。自走式玉米收获机是一种专用收获机型。具有结构紧凑、性能较为完善、作业效率高、作业质量好等优点。在开展潮流方面，具有代表性。代表机型有4YZ3型、4YF3型、4YZ4型图14，这些机型的摘穗机构根本采用已定型的前苏联或美国结构，即摘穗板拉茎辊拨禾链组合结构，其籽粒损失率较小，底盘多为在国内已定型的小麦联合收割机底盘根底上的改良型，可以实现玉米的摘穗、集箱和茎杆粉碎等功能，少数机型还有剥皮功能。但这类收获机结构复杂，制造难度大，本钱高，售价均在10万元以上；再者由于机具结构复杂，需要的专用设备、工艺装备较多，企业受资金限制，前期投入不够，许多关键部件制造精度难以保证，造成机具可靠性不高。还由于摘
25、穗板式摘穗机构本身的特点，机具的适应性差。果穗的断秆率较高，有的甚至到达30，果穗的含杂率较高，消耗功率大。图14 4YZ4型玉米收获机d.换装割台玉米收获机。换装割台，一机多用，提高机具利用率。利用现有的自走式小麦联合收割机，将割台换装玉米收获割台，既可收获小麦也可收获玉米。本着互换容易、作业时互不影响的原那么，将动力系统、行走驾驶系统及局部动力系统共用。这样做可以提高收获机的利用率，缩短投资回收期，市场前景极为广阔。目前淄博向农机械图15、约翰.迪尔佳联收获机厂、新疆联合收获机厂等企业正在开发试验此种机型。从试验情况看，还需要进一步减化结构，提高使用可靠性。如果换装割台成功，必将加快我国收
26、获机械化的开展，形成良性循环，互相促进销售与推广。 图16 牧神S3000型青黄贮饲草料收获机图15 研制中的玉米摘穗茎杆还田割台配小麦联合收获机“配小麦联合收获机e.青贮饲料收获机。代表机型有：纽荷兰公司研制的新一代FX系列自走式青贮收获机、约翰迪尔新世纪7000系列自走式青贮收获机、山东巨明4SL10自走式青贮收获机、牧神S900型、牧神S1200型、牧神S3000型图16,牧神系列机型采用先进的不对行立式割台技术，克服了对行作业机型作业时饲草浪费及对高秆作物不适应等缺陷。该机型将果穗和茎杆同时收获，一次性连续完成收割、切碎、揉搓、抛送装车等多项作业；由新疆机械研究院研制的9QZ3000型
27、自走式青贮机，各项性能指标到达了国内先进水平，该机主要用于收获高杆作物可一次完成青黄贮玉米、高粱的收割、切碎及抛送装车等作业，目前已批量生产。f.穗茎兼收型玉米收获机。代表机型有型(图17)玉米青贮型联合收获机、KY2M型玉米联合收获机、4YQ3青贮型自走式玉米联合收获机及4YZ4型。4YZ4型由乌克兰赫尔松康拜因制造公司的KCKY6型玉米收获机仿制而成，由6行改为4行自走式，带有玉米剥皮的功能，由于此中机型采用无支撑切割，割茬高度不齐，茎杆采用螺旋聚集喂入切碎滚筒，易造成茎杆长短不一。KCK型青贮机和KY2M型玉米联合收获机由于摘穗辊的工作不够完善，籽粒损失较为严重，并且KY2M型玉米收获机
28、有两层夹持输送链，结构相当复杂。4YQ3青贮型自走式玉米联合收获机的摘穗机构采用摘穗板式，由于摘穗板式本身的缺点及茎杆夹持输送装置较为复杂，此种机型并不理想。图1-7 型玉米青贮型联合收获机1茎秆 2翻压轮 3分茎器 4喂入装置 5摘穗棍 6切茎滚筒 7青贮料输送器 8果穗升运器 9果穗收集拖车随着近年来我国玉米收获机械研究水平的不断提高，机收技术的不断完善，根据我国现有国情，还田型玉米收获机已开展到了完善、成熟的阶段，机具近期将得到大面积的推广应用。穗茎兼收型玉米联合收获机，可以实现茎秆资源的综合利用，适合农区畜牧业开展初期的需求，将是玉米联合收获机械近期研究、开发的重点，在畜牧业开展较快的
29、农区这种机型有较好的开展前景。穗、茎一起切碎用作青贮饲料的青饲料收获机研究开发也已经起步，畜牧业兴旺地区青饲料收获机应用量会更大。预计近3到5年将会出现几种较为实用的畅销机型。但近期玉米收获机械可能以价格较低的背负式机型为主，技术成熟、可不对行收获的玉米收获机具将会迅速占领市场。随着农业适度规模经营的实现，和小麦联合收获机的开展一样，背负式机型将会逐渐退出市场，自走式机型将会一统天下。3、研究开发的必要性及意义玉米是我国三大粮食作物之一，小麦收获已根本实现机械化，水稻收获的机械化迅速开展，收获机械化水平接近20%，而玉米机械化收获水平仅为2%多一点，由于总体机械化技术的相互影响，尽管播种机械技
30、术和质量比拟高，播种机械化水平也处于一个较低的水平，玉米收获环节的机械化已成为影响我国农业机械化的瓶颈和关键问题。玉米生产机械化水平低的一个重要因素是收获机械的关键技术的不可靠性引起的。另一原因是机具的适应性差，各地的产量、秸秆高度都有很大的差异，且用户对秸秆的处理方式也不相同青贮、破茬还田、粉碎还田，玉米生产机械化技术必须系列化、标准化因地制宜地满足不同用户的需求。因此，在本工程对玉米联合收获机关键技术进行重点研究、突破其技术难点、增强其可靠性的根底上，通过对适宜各地区、各种种植模式的收获机械的试验与示范研究，制订玉米收获机械化技术标准，来指导玉米生产，成为农业和农民生产中的实际需要，是本工
31、程研究的主要内容之一，也是促进机械化收获技术推广的重要措施。试验示范是该工程必不可少的内容，通过示范对新机械适应性和可靠性进行考核，以此为依据，对机械进行改良。研究和探索机械化生产工艺，改良玉米生产技术，完善和总结玉米收获机械化生产技术标准。另外到目前为止国内还没有系统介绍玉米联合收获机械的设计、实用和维修方面的著作，在此根底上编写一部培训教材，用于指导面上的玉米生产，形成玉米生产的农艺技术与机械化收获技术统筹运作与开展的良性促进机制。示范也是新机械推广应用必不可少的重要环节，到达宣传群众、提高认识、激发积极性的目的。这对促进玉米生产技术升级，满足农民日益迫切的需要，增加农民收入和推进我国农业
32、现代化进程具有重要的现实和历史性意义。第二章 课题的目标和主要研究内容1、研究目标解决玉米联合收获机中摘穗机构的关键技术和模块化设计，提高玉米联合收获机械的可靠性和适应性。绘制出摘穗机构的零件图并完成装配。2、主要研究内容1研制适用性强、可靠性高、本钱低的摘穗单元体结构。2对卧式玉米联合收获机进一步优化。3熟悉pro/e各种操作,研究pro/e各种应用第三章 指导思想与技术路线1、指导思想依照先进性、实用性和经济性为原那么，解决玉米收获过程中的瓶颈问题和关键部件的可靠性问题，以及农业和农民迫切需要的关键技术问题和设备。2、设计技术路线确定收获机的工艺流程设计技术方案设计样机效果图工业设计割台设
33、计各主要工作部件优化设计。1在分析现有卧式玉米收获机根底上进行改良。 2研制适用性强、可靠性高、本钱低的摘穗单元体结构；3基于三维实体造型设计技术对摘穗装置及传动装置进行结构进行优化，减轻结构重量。 第四章 割台的总体设计1、课题主要研究目标在兴旺国家，玉米收获已根本实现了机械化。多数国家玉米一年种植一季，采用一次作业可完成摘穗、脱粒收获作业，我国在小麦、玉米一年两季种植区，玉米收获时籽粒含水率高达35以上，采用直接收获方式收获，籽粒破碎率高达30，不利于玉米后熟。玉米适时收获还影响下茬小麦的播种，因此直接脱粒收获玉米方式不适合我国国情。为防止玉米茎杆燃烧造成污染，大力开展茎杆综合利用，开展畜
34、牧业需要大量青贮饲料，因此急需适合我国国情的穗茎兼收型玉米联合收获机。2、课题要求的主要技术指标在籽粒含水率为2530、植株倒伏率低于5、果穗下垂率低于5、最低结穗高度大于35cm的条件下，采用配套动力50kW，中档作业速度,收获两2/h。籽粒破碎率 1% 籽粒损失率 2% 果穗损失率 3%图3-2 人工喂入试验摘辊转速摘穗最大扭矩曲线图图3-1 固定夹持喂入试验摘辊转速摘穗最大扭矩曲线图3、摘穗辊最正确转速确实定由下列图可以看出在夹持固定喂入试验和人工喂入试验中，扭矩随着摘辊转速的变化有着相同的变化趋势。扭矩最大值起初呈上升趋势，到摘辊转速500rpm左右时，曲线呈下降趋势，到870rpm左
35、右时又呈上升趋势。由此看出摘穗最省力时，摘辊转速n400rpm或者700 rpmn900rpm。但当摘辊转速n700rpm或者n900rpm时，摘穗质量较差，果穗肯伤严重，籽粒损失较大，而摘辊转速700 rpmn900rpm，摘穗质量最正确，分别见图3-1和图3-2。综上所述，摘辊转速在700 rpm900rpm之间时，摘穗即省力摘穗质量又好，因此此范围为最正确摘穗范围。4、方案确实定及主要参数的计算对提出的方案进行比照分析得出：摘穗机构采用纵卧式摘辊与摘穗板配合使用。由于该机构对茎秆压缩程度较小，因而功率消耗小，且对茎秆不同状态的适应性较强，工作可靠。增加了摘穗板可减少摘辊对果穗的啃伤，因而
36、籽粒破碎率低。 果穗升运器采用刮板式、套筒滚子链传动，不仅工作可靠，而且运转平稳，节省动力。基于此，最终确定方案一为实施方案。配套动力50kW，作业速度，收获22/h，玉米产量qs按7500kg /hm2。摘穗生产率为： 其中：B工作副宽m，两行，按计算，qs玉米产量kg/hm2；按15000kg/hm2计算，机器前进速度km/h,取。理论计算摘穗生产率：QS=6380kg/h。满足摘穗生产率47859570kg/h的要求。5、卧式摘穗辊式原理主要由一对相对回转的摘辊组成，摘辊配置前低后高，纵向倾斜，轴线与水平线成3540夹角，两辊的轴线根本平行，两摘辊具有约35mm的高度差。摘辊分前、中、后
37、三段，前段为带螺纹的锥体，主要起引导茎秆和有利于茎秆进入摘辊间隙的作用；中段为带有螺旋凸棱的圆柱体，起摘穗作用，两对摘穗辊的螺旋旋向相反，并相互交错配置，在螺纹上相隔90设有摘穗钩；后段称为强拉段，外表具有较高大的凸棱和沟槽，将摘完穗或已拉断的茎秆快速输送，以防堵塞。结构原理如图3-3所示。图3-3 卧式摘穗辊式玉米收获机摘穗原理图卧式摘穗辊的特点是割台结构简单，使用可靠，堵塞情况比立辊式玉米收获机明显减少，但是摘下的果穗与摘辊接触的时间较长，摘辊对果穗反复冲击、挤压和揉搓，造成了果穗籽粒损伤和落粒，加大了整机籽粒的损失率，从另一角度来说摘辊可以将许多果穗苞叶剥下，在一定程度上起到剥苞叶的作用
38、，虽然如此，由于卧辊下面以及后面的空间较少，较难配置茎秆切碎装置，目前使用卧辊配置茎秆切碎装置的机型很少。第五章 三维设计1、虚拟设计特点在传统设计中，由于设计手段和方法的限制，使得传统设计存在诸多问题，表现在以下几个重要方面:(1)产品仿制多，创新少，市场竞争能力不强，获利不高。(2)设计费时多，效率低，反复试制开发周期长，产品更新换代慢，一般开发周期为国外同类产品的一倍左右。(3)通用型产品多，面向用户的功能多样化的产品少。(4)产品设计从技术上考虑多，经济分析少，产品本钱高。(5)设计方法和手段落后。(6)产品的标注化通用化程度低，生产设备工作量大，产品投产上市速度慢。但随着信息技术的开
39、展，虚拟产品开发技术的产生、开展和应用很好地解决了传统产品开发所存在的问题。与传统产品开发相比，虚拟产品开发不消耗物资资源和能源，因此可以大幅度降低产品开发的本钱。由于虚拟产品开发可在产品投产前对产品实现的方案进行评估和优化，提高了产品实现的可行性，大大简化了物理测试实验的过程，缩短了产品上市周期，提高了产品的市场竞争力。虚拟设计是实际制造过程在计算机上的本质实现，它是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验、以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的
40、本质过程，以增强实际制造过程各级的决策与控制能力。与传统设计相比拟，虚拟设计的主要特点是:(1)产品与制造环境都是虚拟的模型，在计算机上对虚拟模型进行产品设计、制造、测试而不依赖于传统的原型样机的反复修改。从而提高和保证了质量，防止了因为试制样机而造成的人力、物力资源的浪费，也同时缩短了产品开发和新产品上市的时间。(2)可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作、相互交流、信息共享，以及顾客和企业之间的实时交流，并可直接实时地进行评审、验证、确认，从而减少大量的文档生成及其传递的时间和误差，也解决了不同专业人员交流信息困难的问题。虚拟设计软件平台的选择目前，CAD技术
41、在我国机械行业己经相当普及，在市场竞争日益剧烈的情况下，企业假设想处于不败之地，必须以新、奇、快的产品占领市场。为了到达这个目的，企业必须在产品开发的早期就考虑产品的工艺性、可制造性、可装配性、力学特性等因素，只适合二维图形处理的CAD系统已无法胜任这些工作。因此在市场上出现了很多三维CAD系统，这些三维CAD系统生成的产品模型，可以直接输入到相应的系统中进行有限元分析、可制造性分析、加工模拟等工作，从而可以大大地缩短产品的开发周期。在众多的三维CAD系统中，以创新著称的、Windows原创的Pro/Engineer软件系统独树一帜，Pro/Engineer功能非常强大，它能让使用者以熟悉的操
42、作方式进行高效的产品设计，防止了设计人员需要花大量时间学习软件和操作系统的局面，基于Pro/Engineer的CAD/CAM/CAE/PDM集成系统根本能实现虚拟设计过程中的建模、装配、分析、仿真等功能，而且易于进行二次开发，因此选择Pro/Engineer作为玉米收割机割台虚拟设计的软件平台。三维建模的重要意义 玉米收割机前割台的三维虚拟建模是本课题研究的一个重要方向。因此，对玉米收割机前割台零、部件进行实体建模是前割台虚拟设计的关键，也是产品虚拟设计的根底。通过研究设计中产品的建模技术和方法，充分利用Pro/Engineer所提供的各项造型命令和功能，成功构建了玉米收割机前割台的零部件三维
43、模型。2、虚拟产品建模技术概述产品建模又称为三维实体造型，通过三维建模，设计者能够借助于计算机将头脑中的或已有的产品形体转化为可视、可分析、可修改、可进一步模拟加工的实体模型。现实世界中的产品都是由不同类型的三维(3D)几何形状构成的几何体。在CAD中，采用几何模型(Geometric Mode)来描述产品对象的形状、大小、位置和结构等几何信息。3D几何造型是指描述产品的形状和属性(如颜色、纹理等)并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的、可视的三维图形的技术，也称为实体造型(Solid Modeling)技术。它是CAD/CAM技术的核心，为其后的产品设计、分析、检验、制造提供根底。产品三维
44、建模的重要意义产品三维建模在机械制造和设计中具有重要的意义。多年来，机械制造把设计蓝图比喻为工程师的语言，但是，对于复杂产品零件，总是用众多图纸以不同投影关系来描绘、标注各种线型和符号。读懂这些图纸并想象出设计模型的细节需要花费很多时间，一旦理解出错或形体表示本身有误，将会影响产品的制造和质量。利用三维造型软件进行产品设计时，设计人员可在计算机上直接进行三维设计，具有许多传统设计不具有的便利: 能够直观全面地反映设计对象。产品在计算机上的造型过程就象实际制造、装配一样，设计上有无缺陷，各零部件装配关系是否合理，有无干预等问题，都可以通过任意旋转或者任意截面剖切直接看到。如果设计有问题，马上就能
45、改正。把“试制过程放在计算机上进行，防止了做成实物后才发现问题，有效地提高了新产品尤其是复杂产品的一次成功率，自然能够节约原材料，缩短试制周期。易于获得物体的几何特性等参数，如面、体积、重量、惯性等。尤其在重型机械行业中那些大型、复杂、重要的锻铸件的重量等参数的计算。做有限元分析的前后处理，分析结果用图像表示直观明了，缩短了分析周期。使用有限元分析技术，有助于设计出的结构形式更合理，材料更节约。由计算机系统自动投影得到的轮廓(三维到二维)图形非常准确，解决了二维方式难以表达复杂形体的问题，能节省大量制图时间。利用已经建立好的产品的常用件、标准件库进行产品设计，可以直接将所用的零部件从库中调出后
46、使用，能够有效地缩短设计周期。能够在计算机上很方便地进行后续环节设计工作，如部件的模拟装配、总体布置、运动仿真、干预检测、数控编程以及加工模拟等。三维造型设计能有效地解决产品设计中的关键问题，使企业能够更适合市场要求。三维造型理论为实现整个生产环节采用统一的产品信息模型奠定了技术上的根底，有效地促进了CAD产业的开展。由于三维造型技术能够为企业带来明显的经济效益，因此它的应用也越来越广泛。2.2三维建模的根本思路在三维造型设计中，用特征来描述产品的信息。特征(Feature)是设计者对设计对象的功能、形状、结构、制造、装配、检验、管理与使用信息及其关系等具有确切的工程含义的高层次抽象描述。特征
47、模型用逻辑上相互关联、互为影响的语义网络对特征事例及其关系进行描述和表达。特征模型表达高层次的具有功能意义的实体，如孔、槽等，其操作对象不是原始的几何元素而是产品的功能要素，产品的技术信息和管理信息，表达设计者的意图。零件特征关系及分类如图5-1所示 在三维造型设计中，对于结构、形状较为复杂的产品模型进行建模的思路是将整个产品分解为多个特征，通过特征之间的布尔运算逐步得到完整准确的具体模型。其中，往往将整个产品中最重要或是最大的局部作为根本特征，首先完成对它的造型。其它局部作为添加特征，以搭积木的方式在根本特征的根底上，通过添加、切除和求交的布尔运算最终得到整个模型。最后，再进行一些细小特征的
48、添加，如倒角、倒圆和孔等等，最后得到准确完整的产品模型。在只维造型设计中，每一个特征的建立，都根本上按照同样的步骤完成。图5-1 零件形状特征分类 三维实体特征建立的根本思路就是从二维到三维的过程。因此，在生成一个三维实体特征的第一步就是在适宜的位置绘制特征的轮廓或者轨迹线，即在适宜的草图平面上生成适宜的平面草图，为进一步生成三维实体特征准备条件。通过三维设计软件中提供的完善的定义功能，可以把坐标系统中的任意坐标平面，或以之为基准进行偏移、旋转所得到的空间平面定义为草图平面;也可以选择己经生成的三维实体的一个平直平面或以它为基准进行偏移、旋转所得到的空间平面作为草图平面。此外还可以通过向量等特
49、征定义相应的平面草图。这些完善的定义功能完全能够满足我们在进行三维实体设计时定义草图平面的需要。在定义好准确的草图平面之后，就可以在这个草图平面上绘制特征截形线。可以利用三维造型软件提供的多种绘制平面图形的命令来绘制特征截形线，接下来是对草图截形线加以约束:1、使用软件命令，选择上一步生成的特征截形线，定义为软件生成三维实体特征所需的截形线。2、需要对截形线加一些尺寸和几何约束，得到符合实际需要的准确截形线。在增加尺寸和几何约束的同时，软件就自动修改了上面生成的截形线。而这些尺寸和几何约束不能重复定义，否那么不能得到正确的截形线。当然如果尺寸和约束缺乏以限制所有的变化，也不能得到准确的截形线。
50、这一点是在添加尺寸几何约束时必须考虑到的问题。3、在完成了三维实体模型的整个造型工作之后，还可以通过修改对某一特征的截形线或轨迹线的尺寸和几何约束来自动地对整个模型进行修改。这种功能大大提高了设计的效率。在完成了这些二维的根底工作之后，就可以通过调用软件提供的命令，生成各种相应的三维实体特征，如圆柱、圆锥、球、孔、螺纹等。在生成每一个特征时，必须考虑到这个特征是根本特征还是添加特征，添加特征是对根本特征进行添加、切除还是求交。按照这样的步骤，根据开始设计之前的分析，从根本特征到各添加特征，依次完成，最终得到完整准确的三维模型。需要指出的是有些特征的生成也不完全按照这些步骤，例如倒角和倒圆特征就
51、无须定义任何二维的截形线或轨迹线等。2.3 三维建模方法三维建模的思路是将产品分解为多个特征，通过特征之间的布尔运算逐步得到完整的产品模型。特征又分为根本特征和添加特征，首先应将产品最主要或最大的局部作为根本特征，完成对它的造型，其他局部作为添加特征，以搭积木的方式在根本特征的根底上通过添加、切除、求交等布尔运算得到主体特征。最后进行倒角、倒圆和孔形体等特征的添加以形成完整的产品模型。特征造型的根本方法有:1拉伸特征:拉伸特征是最根本的三维实体特征的生成方式。它需要首先定义一个特征截形线。这个特征截形线实际就是一个三维实体特征在某个平面上的投影。拉伸特征把这个截形线按照一定的方式，拉伸一定的高
52、度、生成一个三维实体特征。在生成拉伸特征时，有如下几种选项功能:特征属性;特征功能;特征数据。在特征属性中可以有四中选择:根本、切除、添加、求交。根本选项是在生成根本特征时的默认选项，而其它选项是在根本特征的根底上完善造型的，生成各种添加特征时的选项。选择切除，将从选定零件的根本特征上切除一些局部，从而形成沟槽、型腔、孔等形状:选择添加，将在选定零件的根本特征上添加新的局部，形成凸台形状:选择求交，将得到拉伸特征生成的新局部与原有零件的公共局部。在特征功能中还可以有六中选择:单向拉伸、穿越整个零件拉伸、拉伸到某一平面、拉伸到某一外表、从某一平面或外表拉伸到另一平面或外表以及中平面拉伸。选择单向
53、拉伸进行拉伸时，软件将自动将拉伸特征穿越整个零件。这一选项只有在进行切除拉伸时有效。选择拉伸到某一平面时，拉伸特征将在指定平面或工作面结束。选择拉伸到某一外表时，拉伸特征将在指定的平直平面结束。选择从某一外表或平面到另一个外表或平面时，拉伸特征将从一个指定的平面或外表开始，到另一个外表或平面结束。选择中平面拉伸时，拉伸特征将对称于截形线所在草图平面，按照设定的拉伸高度生成拉伸特征。在使用拉伸特征生成根本特征时，只有单向拉伸有效。在特征数据中，可以设定两项数据:拉伸高度和拔模角度。拉伸高度将设定拉伸特征的高度，它只对单向拉伸和中平面拉伸有效。拔模角度设定了在进行拉伸特征的同时，特征具有设定的拔模
54、角度。这一数据对所有方式的拉伸都有效。综合使用以上功能选项，可以灵活的得到各种我们需要的拉伸特征。如图5-2所示，图为运用拉伸方法得到的升运器护板图5-2 升运器护板2、扫描特征如图2. 3为玉米收割机前割台中的调整弹簧，它是通过扫描特征生成。这是一种生成含有不规那么曲面复杂实体的重要方法。扫描特征以一条设定截型线沿一条设定的轨迹线运动的方式生成三维实体特征。使用这一特征之前，必须预先定义好所需的截型线和轨迹线，而且轨迹线的起点必须位于截型线所包围的范围之内，与截型线在同一草图平面上。这里需要注意的是，扫描所需的轨迹线不能够是封闭曲线。当轨迹线移动时，轨迹线的端点也随之移动。在生成扫描特征时，
55、也有以下四种选择功能:1、特征属性:2、特征功能:3、扫描体类型;4、特征数据。特征属性中的选项与功能与拉伸特征的完全相同。在特征功能中，有三个选项:沿轨迹线扫描、扫描到某个平面、从某个平面扫描到另一个平面。这三者与拉伸特征的特征属性也根本相似。在扫描体类型中有两个选项:正常扫描和平行扫描。选择正常扫描，将按照截型线垂直于轨迹线的方式生成三维实体特征:选择平行扫描，将按照截型线保持平行移动的方式生成三维实体特征。特征数据一栏只能够设定的是拔模斜度，其功能与拉伸特征的拔模角度相同。扫描特征实例如图5-3所示。图53 弹簧3、旋转特征旋转特征是以封闭的草图截形线绕一条轴线按一定的方向旋转一定的角度
56、而生成的三维实体特征。在使用此特征之前，必须先定义好所需的草图截形线 (几何图形)，而且此几何图形必须是封闭的，且不能穿越轴线(中心线)，在整个草图图形中只能有一条中心线。在特征类型选项中，有三个选项:单方向旋转;中间平面向两边旋转;两个方向旋转。选择单方向旋转时，旋转特征将沿着指定的一个方向旋转一定角度。选择中间平面向两边旋转时，旋转特征将以草平面作为中间平面，同时向两边旋转相同的角度。选择两个方向旋转时，旋转特征将以草图平面作为起始面，分别向两个方向旋转角度1和角度2，最后得到所需的三维实体。旋转的角度或角度之和应该大于0. 02度，小于等于360度。图54 输入轴4、倒圆、倒角特征如图5
57、5所示，图为轴承套筒的倒角处理。倒圆时首先应选择需要倒圆的边、面、环、顶点。倒圆的类型有:定半径倒圆和变半径倒圆。定半径倒圆是指整个倒圆特征只有一个固定的值，变半径那么可以有不同的倒圆半径值。倒圆时，有三种倒圆方式:系统默认设置;维持边线完整;维持曲面完整。系统默认设置是根据所选择的倒圆的边和其临近的边的情况由系统自动选择。第二种方式是保持邻接边的完整，倒圆面被分割开来，常见的是倒圆的顶边是不均匀的。第三种方式是用邻接面去修剪所倒的圆。最后形成的倒圆是连续光滑的，而邻接边被分开。图55 轴承套筒3、主要部件摘穗辊组合的绘制过程步骤1:建立新文件启动pro/e之后，单击“文件“新建在“新建对话框
58、中,将“类型设置为“零件,将“子类型设置为 “实体。步骤2：利用旋转工具制作本体特征 单击 “旋转工具按钮,翻开 “旋转工具操纵板.单击 “位置按钮,翻开 “位置上滑面板,单击 “定义按钮,在弹出的 “草绘对话框中,选择front面作为草绘平面,接受其余默认设置。单击 “草绘按钮，进入草绘模式。绘制剖面。单击“草绘器中的 “完成选项，推出草绘模式。在 “旋转工具操控板中，将角度设置为“变量，数值修改为360。单击确认按钮生成主体，如下列图所示：步骤3：制作摘碎辊尾部单击 “拉伸工具按钮,翻开 “拉伸工具操纵板.单击 “位置按钮,翻开 “位置上滑面板,单击 “定义按钮,在弹出的 “草绘对话框中,选择right面作为草绘平面,接受其余默认设置。单击 “草绘按钮，进入草绘模式。绘制剖面。单击“草绘器中的 “完成选项，推出草绘模式。在 “旋转工具操控板
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