割草机压扁机悬挂装置设计,割草机,压扁,悬挂,装置,设计
割草机压扁机悬挂装置图纸集
姓名：李海辉
学校：北华航天工业学院
班级：B13113
学号:20134011315
指导教师：杨永明
职位：教授
北华航天工业学院毕业论文
毕业设计报告(论文)
报告(论文)题目：割草机压扁机悬挂装置设计
作者所在系部： 机电工程学院
作者所在专业： 机械设计与制造及其自动化
作者所在班级： B13113
作 者 姓 名 ： 李海辉
作 者 学 号 ： 20134011315
指导教师姓名： 杨永明
职称： 教授
完 成 时 间 ： 2017-6
北华航天工业学院教务处制
摘 要
本次设计的是割草机压扁机悬挂装置，它能够有效的调整刀架高度以及刀架仰角，适合多种地形，由液压系统进行有效的调整，性能优异，工作灵活方便，适于中小型企业：
一、该装置由主液压缸和两个辅助液压缸组成升降系统可以快速调整刀架的高度从而适应地形高度省时省力，设计简单，结构紧凑;
二、在满足快速升降的同时还加入了手动的手柄摇杆系统。通过四杆机构有效的对刀架平台的仰角进行调整使设备更加的适用于各种地形;
三、在连接刀架的梁上设有弹簧设备，可以有效的防止地形的突变对刀架的变形很好的保护刀具。
四、本次还对牵引梁进行简单设计连接处设有液压缸可以快速调整牵引梁玉后面设备的角度可以避免牵引机对牧草的碾压造成后面割草设备的不利影响。同时辅助液压缸简设蓄能设备有效地缓冲了应地形变化带来的剧烈震动使设备更加安全有效。
这次的毕业设计主要是对割草机压扁机的悬挂机构方案的设计与完善，悬挂装置的升降系统与刀架仰角的手动调整系统以及面对突发地形变形的缓冲减震系统。
关键词:割草机压扁机；悬挂装置；机构
Abstract
Suspension mower flattening machine is this design, it can effectively adjust the cutter height and head elevation, suitable for a variety of terrain, by the hydraulic system for effective adjustment, excellent performance, flexible and convenient operation, suitable for small and medium sized enterprises:
The device is composed of a main hydraulic cylinder and two auxiliary hydraulic cylinders. The lifting system can rapidly adjust the height of the tool carrier, thus adapting to the height of the terrain and saving time and labor. The design is simple and the structure is compact;
Two, to meet the rapid rise and fall at the same time, also joined the manual joystick, rocker system. Through the four bar mechanism, the elevation of the tool post platform can be adjusted effectively, so that the equipment is more suitable for various terrains;
Three, a spring device is arranged on the beam of the connecting knife rest, which can effectively prevent the abrupt change of the topography and the protection tool for the deformation of the tool post.
Four, this is the traction beam connection simple design with a hydraulic cylinder can quickly adjust the traction beam jade behind equipment angle can avoid the adverse effects caused by the traction roller on the grass behind the mowing equipment. At the same time, the auxiliary hydraulic cylinder is simply equipped with energy storage equipment, which effectively buffers the violent vibration caused by the terrain changes, and makes the equipment more safe and effective.
The graduation design is mainly design and improvement scheme of the suspension mechanism of mower flattening machine, lifting system and turret elevation manual adjustment system suspension and damping system in the face of unexpected terrain deformation.
Key words: grass：flattening machine; suspension device;mechanism
目 录
摘 要
Abstract
第1章绪论 1
1.1割草机早期历史最初发展： 1
1.2课题背景： 1
1.2.1国外牧草收获机械现状: 1
1.2.2国外设备对我国牧业影响 1
第2章升降机构 3
2.1升降机构： 3
2.2升降结构调节范围： 3
第3章手动调节机构 5
3.1刀架平台仰角的手动调节机构组成： 5
3.2刀架平台仰角的手动调节机构的运动分析： 5
3.3刀架平台仰角的手动调节机构运动数据分析： 5
3.3.1具体尺寸： 5
3.3.2手柄系统的调整范围： 5
第4章安全防护装置 7
4.1安全回弹装置结构： 7
4.2安全回弹装置结构的作用和优点： 7
4.3安全回弹装置的调整范围： 7
第5章辅助设备 9
5.1辅助液压缸蓄能器调节系统中蓄能器的作用： 9
5.1.1减小功率： 9
5.1.2在紧急时刻可以动力源使用： 9
5.1.3保持液压缸内恒压和补充泄露的液压油： 9
5.1.4吸收外部作用力对液压的冲击： 9
5.1.5吸收脉动、降低机器运行中的噪声： 9
5.2割草机压扁机上的蓄能器液压缸辅助设备： 10
5.3辅助设备的作用： 10
5.3.1辅助液压缸的作用： 10
5.3.2辅助设备蓄能器的作用： 10
第6章牵引梁角度调节 11
6.1牵引梁连接机构： 11
第7章简易有限元分析 12
8.2前梁有限元分析： 12
8.3固定组合板有限元分析： 13
致 谢 14
参考文献 15
第1章绪论
1.1割草机早期历史最初发展：
八十年代初期，英国人普拉克内特在英国当地发明了人类历史上的第一台可以收割谷物以及杂草的收割机器，这个机器由人推动，由人力传送给齿轮从而带动旋刀割草。
八十年代中期，英国的比尔-布丁在业余时间研发了滚筒剪草机并很快申请了专利；
英国卡比利亚在世界上获得了滚草机的研发专利；
兰塞姆斯农机公司对滚筒式割草机进行批量式的制造，走向了世界。
九十年代初期，英国人伦敦恩斯制作了可以通过内燃机作为进行割草的滚筒式割草机的动力，它原理延用至今。
随着历史的发展，割草机逐渐也由小型家庭式逐渐演化成现在大型的农牧业式割草机。农牧业得到了发展，也是通过割草机对牧草的合理收割，对牧业对环境的影响也大大降低。
1.2课题背景：
1.2.1国外牧草收获机械现状:
国外的牧草机械已有了 100 多年的发展历史,在这段历史中他们经历了以畜力为动力到以拖拉机配套为动力的发展过程。从单项作业机械到成套作业机械，从分段作业机器到结合作业机器的发展过程。20世纪60年代是欧美等发达国家牧草产业看中的一段时期，在这段时期当中牧草收割机械的发展到达了高成就时期。在这段时期内完成了由畜力机械向与拖拉机动力机械配套的更新换代。新型的割草机械和各类结合作业机械成形，各种割草机械相继研发成功并迅速推广到牧草收割地区。此时在牧草的收获机械数量在世界上迅速上升。仅仅美国就在牧草的收割与捆扎收获上的机械数量就已经高达达70万台。在20世纪70年代之后，部分地区的割草机械不断地达到了饱和，因此，割草机的数量趋于稳定甚至是略微有所下降。因此各大公司企业不断致力于新产品研发，不断改善并增进产品的机械性能。以此来提高自己产品在市场上的竞争力。目前，欧美各国几乎所有的农机公司生产的牧草收割机械产品品种齐全，系列完整，能满足各种收获条件下全面对牧草进行机械化收割的需要。并且在计算机精确控制，数控设备的应用及操作人员的舒适性等等方面有进行了很大的改进。在该领域不断处于优先地位的主要是美国，德国，法国，意大利，日本等发达国家。比 如德国 STOLL 公司的割晒设施，德国克拉斯公司拥有的自走式压捆机法。 国库恩公司的旋转割草机等。
1.2.2国外设备对我国牧业影响
20 世纪 90 年代以来很多的国家的牧草收获机械不断地进入中国牧草基地。国外先进的牧草收获机械技术比较完备。机具品种多，性能可靠，对牧草科学性收割起到了促进作用，潜在提高了我国牧草业的发展。但对于我国的现有的农牧业阶段当中的牧民价格较为昂贵，并且缺乏实用性技术对于维修十分不便，并且对于我国牧草的生长地型与国外有些不同，使得国外的设备在我国有些不适用，从而没有使牧草业进入大幅度的机械化收割，机械化没有得到普及。
1.2.2我国牧草收割机械的现状：
生存环境与经济的发展是我国可持续发展的重要策略，农牧业的发展就急需一种有效地可持续发展的战略。而关于农牧业在牧草业上的发展在其中就起着至关重要的作用。由于各种人为因素和自然的干扰，我国大部分的草地系统不断缩减甚至有的地方已经濒临崩溃。国家把调整农牧业的生产结构、大力开展退耕还林还草、改善生态环境等政策作为国家发展中的重要方略。在这几年以来，随着我国有效政策的落实和措施的不断完善，牧草产业开始呈现出高速发展的态势，牧草种植面积扩大，牧草收获量不断提高，当地环境也随着牧草大量种植也得到了大大的提高。但是在牧草收割中仍然存在着许多问题。例如牧草收割在我国仍然大部分以人工为主，工作效率普遍低下，劳动强度大，作业成本高等诸多问题阻碍着牧草业进一步发展。
牧草收割类机械在我国的数量明显低于其他国家，割草机压扁机的研发相比国外先进技术水平来说较为低下，在一些高端作业机械方面，产品与技术依然是一片空白。20多年来我国改革开放和西部大开发的实施。让我国经济发展到了一个全新的水平，国家政策和经济形势，为牧草生产机械的发展带来了新的机遇，农牧业产业结构的科学调整为牧草收割机械化提供了广阔的空间。牧草的生产机械化已成为农牧业在发展过程中的一个新平台。
因此，为了更好地促进牧草产业发展的需要，我国急需一种成本低，效率高的机械来完成牧草收割，由此，饱含科学技术的割草机压扁机诞生。
第2章升降机构
2.1升降机构：
悬挂系统第一个功能就是由中间的主液压缸起到的升降刀架的作用。由液压系统提供动力实现刀架的升降。如图2.1
图2.1升降机构简图
2.2升降结构调节范围：
L1为820mm，L2为700mm，L1与L2是定长尺寸，L3是液压缸为变化尺寸。如图2.2
图2.2升降机构运动简图
AB即L1为机架固定，CD显示的是L3即AD尺寸发生改变时杆BC位置的变化。在实体图中给出了主液压缸的最低时的高度。主液压缸的活塞杆的调节范围是250mm。即主液压缸的有用长度调节为564mm～814mm。那么BCD三角形的高度就是主液压缸对刀架台的可调式高度。由图中L3的两个极限位置点C与D点得出可调式高度范围是：0～300mm。可调范围较大适合多种割茬高度要求，满足牧民需要。调节动力来液压系统，调整时平稳方便快速，省时省力。
第3章手动调节机构
3.1刀架平台仰角的手动调节机构组成：
图3.1四杆机构原型
刀架平台仰角调节机构由手动系统与各个支架机构组成。其中由L1，L2,L3,L4组成平面四杆机构。此机构分析的前提是升降系统已经完成，刀架平台已经在距离地面固定高度的条件下进行分析的。图中BC位置即代表升降系统已经固定。
3.2刀架平台仰角的手动调节机构的运动分析：
通过手动摇动手柄，使带螺纹杆L5进行转动。L5与L4通过螺纹进行连接，由此在L5转动的同时杆L4会以C点为固定转动点进行摆动。在L4摇摆过程中带动杆L1运动。而B与C位置为固定位置，所以L3会通过杆L1在A点的牵引下绕B点进行有限角度的摆动。通过L3的摆动从而实现刀架平台仰角的调整。
3.3刀架平台仰角的手动调节机构运动数据分析：
3.3.1具体尺寸：
杆L3即AB长度为212mm，杆L1即AD长度为700mm，杆L2即BC长度为692，杆L4上的CD长度为58。
3.3.2手柄系统的调整范围：
杆L5上的螺纹长度为120，当刀架平台处于平行于地面的时候，E点在杆L5螺纹长度的重点位置。即手柄可以进行等圈数的顺时针与逆时针转动。
3.3.2.1当手柄进行逆时针转动时:刀架平台前高后低仰角为正值。如图3.3.2.1
图3.3.2.1逆时针运动简图
图3.3.2.1即是仰角为正值的时候所调整的角度范围，因刀架平台在初始位置时在B点事固定的，也就是〈AˊBA的调整角度范围就是正仰角的调整范围。调整范围是0～20度。
3.3.2.2当手柄进行顺时针转动时:刀架平台前高后低仰角为负值。如图3.3.2.2
图3.3.2.2顺时针运动简图
﹤ABAˊ就是固定在B点的刀架平台调整角度。调整角度为0～15度。
第4章安全防护装置
4.1安全回弹装置结构：
本结构位置在连接底座与刀架平台的梁上设有。
主要由左右两个方形弹簧进行刀架平台的安全回弹。
图4.1弹簧防护装置
如图4.1所示由仿形弹簧，弹簧底座，轴，以及刀架平台的连接梁等造成了这个具有安全可回弹的机构。
4.2安全回弹装置结构的作用和优点：
刀架的连接梁在此处采用了单点悬挂，在仿形弹簧的作用下可以有效的防御石块阻碍以及地形突变对刀架以及刀具的影响。当刀架在遇到石块或者地形上突变时连接梁就会压缩一处弹簧从而实现刀架在左右方向上形成一定的角度，从而防止了刀架上刀具的损坏。机构运作灵活，无需认为操作，简单方便。在一定程度上消除了地质结构对割草机压扁机的影响。并且方形弹簧还具有缓冲减震的作用，延长了割草机的使用寿命。使整机运作时更加平稳。
4.3安全回弹装置的调整范围：
弹簧使用材料为4340号钢退火，屈服强度为4.7Mpa，选取最大力10000N，在一端固定一端受力情况下对仿形弹簧进行轴向受力的情况下进行有限元分析
图4.3弹簧有限元
在图4.3中可以得到最大位移量可以达到12cm。
底座与连接梁的上表面距离是40mm而弹簧最大压缩量是120mm，完全可以满足量做最大限度的转动。
第5章辅助设备
5.1辅助液压缸蓄能器调节系统中蓄能器的作用：
5.1.1减小功率：
某些执行元件是不断地在做间歇动作，但是总的来说他的工作时间比较短，而另一些执行元件虽然不是在这种动作，但是它在一个工作循环内(或一次行程中)，它的速度还是比较不同的。于是在这种系统中，我们设置了蓄能器。从此我们就可以使用一个功率较小的泵，以次来减小主传动的功率，同时也让使整个系统具有的重量轻、价格便宜尺寸小等等的优点。
5.1.2在紧急时刻可以动力源使用：
对于某些在液压系统中当泵发生故障或停电(对执行元件的供油突然中断)时候，我们要设置一些装置对其进行必要的保护，可以让执行元件继续去完成一些必要的动作。例如我们为了液压系统安全，在不工作时将液压缸的活塞杆缩进液压缸内。在这种条件，我们需要有合适的蓄能器作为紧急时刻的动力源为液压系统提供动力，从而对液压系统进行必要的保护。
5.1.3保持液压缸内恒压和补充泄露的液压油：
当液压缸长时间不进行工作的时候，但是又要去保持液压缸内的恒定压力，这种时候我们可以使用蓄能器补偿液压油的泄漏，使系统得到恒定压力。在侧面也对液压系统进行了保护。
5.1.4吸收外部作用力对液压的冲击：
当换向阀换向的时候，这种突变使液压泵停车等，这些因素造成了执行元件在工作中突然停止，甚至由于我们的需求这些执行元件能够做出紧急制动等条件，这些都可以让管路内的液体流动发生剧烈的变化，从而产生很大的冲击压力(油击)。虽然液压系统中已经设置有了安全阀，但依然会难免地造成压力的在短时间内的剧增。在这种冲击压力下，往往会使系统中的仪表、元件和密封装置发生一些故障，甚至会损坏或者管道破裂等，此外还会使液压系统中出现明显的振动。如果在控制阀或液压缸冲击源之前我们设置蓄能器，就能够缓解和吸收这种冲击。
5.1.5吸收脉动、降低机器运行中的噪声：
泵的脉动流量可能引起压力脉动，让这些执行元件的速度不均匀，生成一些振动、噪声等缺点。这时候在泵的出口处并联一个反应比较灵敏但是惯性比较小的蓄能器，就能够吸收流量和缓解压力的脉动，从而达到降低噪声的一些功能。
5.2割草机压扁机上的蓄能器液压缸辅助设备：
在本次的毕业设计课题中采用主液压缸进行主要工作，而在其旁边设置了两个小液压缸进行辅助作用，并且在每个辅助液压缸上连接了蓄能器设备。如图5.2
图5.2
总共设立了四个蓄能器，每一个小液压缸设立两个蓄能器。
5.3辅助设备的作用：
5.3.1辅助液压缸的作用：
1. 当主液压缸在工作时对于活塞杆下方的悬挂装置属于单点悬挂，工作过程中会发生运行不稳，悬挂物会左右摇摆。而加上辅助液压缸后增加了上方与下方的连接点，使得悬挂物可以平稳的进行提升与下降，使升降系统更加的平稳。
2. 当下方悬挂的刀架等装备遇到石块或者遇到突发的地形变化时，位于主液压缸左右位置的两个辅助液压缸就可以起到一定的缓冲作用。防止刀架突发变形造成机械的损坏，延长了割草机压扁机的使用寿命。
3. 当主液压缸提供的动力不足时辅助液压缸可以暂时的提供动力辅助主液压缸完成升降任务。
5.3.2辅助设备蓄能器的作用：
1. 四个蓄能器分在左右两侧，每两个蓄能器服务于一个辅助液压缸。这四个蓄能器为辅助液压缸在起到缓冲作用时起到了提供动力，减慢缓冲的作用。
2. 当液压系统遇到事故无法提供动力时，蓄能器会在一段时间力为辅助液压缸提供动力，使割草机压扁机可以在短暂时间中继续工作。避免了割草机压扁机工作过程中的突然间的趴窝。
第6章牵引梁角度调节
6.1牵引梁连接机构：
如图6.1牵引梁牵引后面的装置的时候主要有角接触处的支架液压缸进行调节。
图6.1牵引梁旋转
如图6.2是牵引梁绕A点旋转的图，其中有最小夹角时的BC和最大夹角时的BD两个极限位置。
这上面的数据：定长的有AB=680mm，AC=766=AD，变长的由BC即液压缸长度的变化。液压缸有两个极限位置分别是最短时BC=680mm，最长时BD=800mm，液压缸的伸缩范围是420mm。又因：
=0.56
=0.39
由上面的计算我们可以得出
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