D型打结器动作功能分析研究_甜梦文库
D型打结器动作功能分析研究
内蒙古农业大学 硕士学位论文 D型打结器动作功能分析研究 姓名：黄伟 申请学位级别：硕士 专业：机械设计及理论 指导教师：张志毅
摘要打结器是牧草收获机械方草捆打捆机的核心部件，其结构较复杂，设计制造困 难，我国目前主要从国外进口，这严重制约着我国牧草机械的发展。深入研究打结 器的工作原理与制造工艺，对开发、制造我国的打结器具有重要的理论意义和实用 价值。 论文对Ｄ型打结器主要构件及其功能进行了细致分析，设计、制造了“打结器 动作分析实验台”；结器动作分析实验台＂为平台，对打结器主要机构所完成的动作 及功能进行实验分析；利用Ｐｒｏ／Ｅ软件对打结装置进行机构的运动模拟仿真；计算 出打结器各个机构工作所需的自由度；结合软件虚拟仿真做出各主要构件的运动轨 迹；通过对打结系统中各执行机构（构件）实际工作相位的测量得出单个机构（构 件）的直角坐标运动循环图；经过Ｐｒｏ／Ｅ软件仿真验证设计后，用机械运动循环图 表现出打结器在运动循环过程中各个动作的协调配合关系。 通过反复实验，明确了打结器各零、部件的动作功能、动作顺序及运动轨迹：绘制出打结器的运动循环图。为我国自主设计、生产打结器提供了理论基础，也为今后研发机电一体化式打结器提供了一些参数依据。．关键词：打结器：牧草收获机械；运动轨迹：Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ基金项目：中央级公益性科研院所基奉科研业务费专项资金（中固农业科学院毕原研究所）资助项目．Ｒｅｓｅａ ｒｃｈｏｎＡｃｔｉｏｎ ａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎ ｃｙ ｏｆ Ｄｅｅｒｉｎｇ―ＫｎｏｔｔｅｒＡｂｓｒａｃｔＫｎｏｔｔｅｒ ｉｓｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｂｉｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆ ｓｑｕａｒｅ ｂｕｎｄｌｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂｅｌｏｎｇｔｏｔｈｅ ｆｏｒａｇｅ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ．Ｉｔｓ’ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄ ｉｔｓ’ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｉｔ ｉｓ ｍｏｓｔｌｙ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｆｒｏｍ ａｂｒｏａｄ ｉｎｏｕｒｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ＳＯｏｎｉｔ ｉｓ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｉｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｃｏｕｎｔｒｙ．Ｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｋｎｏｔｔｅｒ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ 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大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子文档，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密内容除外．），采用影印、缩印或其他手论文作者签名：垄：垡日指导教师签名：期：型箬堑：垒内蒙古农业大学硕士学位论文１１引言 １．１研究背景 我国经过２０多年的改革开放国民经济已进入一个平稳、持续、快速发展的时期。随着综合国力逐步增强和经济建设的步伐不断加快，农业产业结构正逐步得到优化 调整，畜牧业将成为农业产业化建设中一项重要内容。其在农业经济中的比重越来越大，加之随着西部大开发战略的实施，草原建设、草原改良、退耕还草、生态恢 复建设蓬勃兴起，由此形成的牧草产业将成为集生态、经济和社会效益于一体的新型综合性产业，国家也投入了大量的资金发展我国的牧草产业。一个国家的畜产品人均消费量在很大程度上反映了该国人民生活水平的高低，从长远的观点看，畜产 品人均消费量的多少将会影响到整个民族的身体素质。而影响畜牧业发展的一个主 要因素就是饲草、饲料资源的生产和供给。近年来随着畜牧业的发展，我国的饲草 饲料产业已取得了很大发展，饲草作为主要的、传统的能量饲料，其生产和供给有 举足轻重的地位。为了使饲草商品能顺畅地流通，解决其体积庞大，贮藏和运输不 便是关键的一个环节。在饲草等纤维物料的商品化生产过程中，首先遇到的问题是 这些物料松敝，容积密度小，收集、运输困难，运输时亏Ⅱ屯现象严重。而且这些物 料无论储存还是运输，都占用很大的空间，使储、运成本增加。所以根据实际需要， 把饲草打成高密度的草捆后再储存或运输，是降低饲草成本的重要工艺步骤。据中 国农业大学成套设备所的实验统计，饲草打捆后平均密度可以增大１０倍左右，相应 的储存空间只需打捆前的１／ｌｏ，而运输成本可降低７０％左右。可见饲草打捆的商业 效益是十分显著的。方草捆打捆机正是为了适应饲草商品化生产的需要才逐渐被研 制丌发出来的【ｌ】。为了保证牧草压成草捆后的密度均匀，防止草捆变得松散，无论是高密度方嘻捆打捆机，还是低密度方草捆打捆机上都有一个核心机构…打结器。打结器主要是将方草捆自动打结，以便于装卸、运输、储存等。是打捆机最重要的 运动机构，也是控制打捆效果的关键之处。１．２研究的意义 １．２．１牧草产业概述 国际上通常按一个国家农牧业用地和草业用地的比例关系及人均占有的粮食 量，将国家分为草地型、粮食型和草粮混合型等三种类型，用以指导其农牧业的发 展。一般认为：草地面积占农牧业总面积的３０％以上，入均占有粮食少于５００ｋｇ的国 家为草地型：国家。我国虽然人均草地面积不足世界平均面积的一半，但草地面积却 是农业用地面积的３倍，所以我国应属于草地型国家。我国的粮食资源还是偏紧， 为了解决ｌ：；亿人口的吃饭问题，充分、合理、科学地利用我国的草地资源，大力发 展饲草产业直该成为我国发展的一项战略目标和任务。发展饲草产业，其经济效益 十分显著。仃资料显示，如果饲草的产值为ｌ，将饲草用于畜牧业，产旺增加为３２Ｄ型打结器动作功能分析研究倍，其后的肉、奶、皮毛加工产值可达到１０倍。这是一个十分庞大的连锁工业，而饲草业则是基础。有人统计后推算，到２０１０年，我国的饲草产业产值可以达到２０００亿元，那么相关的连锁行业的总产值可达２００００亿元，将在我国的经济和社会生活中起显著作用。综上所述，我们不难看出，发展我国的牧草产业，不仅可以满足我 国畜牧业发展的需要，也可成为国民经济的重要组成部分【１１。所以发挥牧草产业在 陆地生态系统中的巨大作用，运用先进的科学技术，合理利用水资源，实现生态效 益、社会效益和经济效益的“三效＂统一，是牧草产业发展的必由之路【２ｌ。１．２．２牧草收获机械化的意义 中国草原辽阔，草资源丰富，但草原畜牧业仍然没有摆脱靠天养畜的落后状况。 由于牧草收获机械化水平低， 不能及时有效地收获并贮存足够的牧草供应牧畜越 还有大量的牧 十二国冬。据统计，中国每年机械化收获的牧草不足可收贮牧草的ｉ／１０，草不能收回，致使草原畜牧业抵御自然灾害的能力十分脆弱【３】。１９７８年， 农机展览会在中国召开， 都展出了先进的农业机械，一些国外知名企业如约翰．迪尔、纽荷兰、克拉斯公司等 其中相当一部分展品是牧草机械， 其先进的产品和技术给中国的农机行业尤其是牧机行业带来相当大的震动。在接下来的几年中，国内各省区的研究院所和企业相继开展测绘和研学，开发出一批牧草机械，如切割压扁机，割草机、回转搂草机、方捆和圆捆打捆机等，掀起了发展牧业机械的高潮。随着中国西部大开发战略的实施和生念环境保护政策的落实，促进了生态保护和恢 复草原， 促进了草原改良、退耕还草、沙漠整治等工作， 这必将推动和加快牧草机械的发展， 荐加上人们对各种畜产 促进草业机械化水平的品需要量急剧增加， 提高，从而使牧草产业成为集生态、经济和社会效益于一体的新型综合性产业。但从市场需求看，我国的畜牧业仍处于起步阶段，基础还很薄弱，畜牧业的产 值只占到大农业总产值的３０％。目前，我国已经充分认识到发展畜牧业的重要性，到 ２０１０年， 畜牧业的产值占农业总产值的比例将达到４０％， 畜牧业的发展，草业是基础，而发展草业，饲草机械是基础，因此，近几年内饲草机械仍会大踏步地发展。一些国际专业饲草机械生产企业仍在以各种方式进入中国市场也充分说明了这 一点，他们实施的是长期战略目标，牧草机械的市场将长期存在，而且还将有很大 的提升空间１４Ｊ。１．２．３打结器研究的目的和意义 国外的牧草机械有技术含量高、工作效率高、作业质量好、故障少、耗油小和机动性好等优势【５１。而我国在牧草打捆机的研究上还和发达国家存在很大差距，国内目前的打捆机无论在数量上还是在质量上都远不能满足畜牧业发展的需要。在解 决饲料产业化问题上，打捆机是非常重要的工艺设备，提高国产打捆机的质量，无内蒙古农业大学硕士学位论文３疑会对饲料业的发展起到革命性作用，因此对打捆机性能方面的研究开发意义重大。目前，国内市场上未见性价比较好的国产产品，而进口产品价格都比较高，不适合国内的消费水平。所以，开发性能良好、自动化程度高且价格适中的国产打捆机将 是我国饲草商品生产的关键设备之一，对促进饲草产业化进程会起到举足轻重的作 用ｆｌＪ。但由于其核心部件打结器结构较复杂，设计制造困难（目前主要从国外进口）， 造成方捆打捆机制造成本高，价格也较高，严重制约着我国牧草收获。打结器成了解决方捆打捆机制造成本的瓶颈问题【６】。１．３牧草方捆机的国内外研究现状 １．３．１国外研究现状 国外牧草机械已有１００多年的发展历史【７】，１８７０年美国人迪得里克（Ｄｅｄｅｒｉｃ）研制出人类历史上的第一台机械式固定牧草压捆机，这种牧草压捆机被进一步改进完善 后，在欧美一些国家得到了广泛的应用。Ｎ２０世纪３０一４０年代，田间捡拾压捆机被研制成功，至ＪＪ５０－－６０年代，阳间捡拾压捆机在欧美一些国家的牧草收获中得到普及， 当时美国拥有捡拾压捆机约７０万台；法国当时拥有捡拾压捆机约４２万台。从近年来 的文献和相关资料报道看，欧美等发达国家的牧草压捆设备生产技术更成熟，结构 参数更合理。国际著名的农机生产商像纽荷兰（Ｎｅｗ Ｈｏｌｌａｎｄ）公司（如图１）、约翰迪 尔（Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒｅ）等公司的打捆机都已成系列生产，这些设备无论在机械结构、动力配 套、液压系统还是控制系统设计方面都处理的很成功，一些新的设计理念、最新科 研成果的应用在这些机械上都有体现。这里拖拉机动力输出轴驱动的压捆机是最便宜的，也是最适用的，但需要性能优良的拖拉机，以维持一个恒定的速度【８】［９１。 在控制系统方面，单片机、可编程控制器（ＰＬＣ）、工业控制机控带ＪＪ（ＩＰＣ）等自动控制手段都得到了应用，使得大部分国外进口机械的人机对话界面很友好，工作起 来安全可靠，这也是机械工业发展的一大趋势，但也往往是我们在消化吸收进口机 器常常忽略的部分，这正是影响我国机械工业进步的主要因素【Ｉ】。１．３．２国内研究现状 国内饲草打捆机方面的研究报道不多，只有饲草打捆机的生产或改进方面的报道。我国在２０世纪７０年代末期，从美国、法国和当时的西德等国引进了检拾压捆机，在牧草收获中采用捡拾压捆工艺，与此同时开始自行研制捡拾压捆机，并于８０年代初研制成功，并在吉林、江苏和内蒙古等地投入生产和使用，但后来逐渐退出使用。近几年，随着市场对高密度草捆和农作物秸秆捆需要量的增加，国内的一些科研院 所和高校．丌始研制高密度的牧草和秸秆打捆机，主要有机械式和液压式。我国牧草 打捆机起步较晚，有关打捆机结构、液压系统以及配套动力等方面的研究报道都很 少，很多问题有待在生产实践中发现和解决。由于目ｆ讨国内打拥机的市场还不是很４Ｄ型打结器动作功能分析研究大，所以在生产时基本上是从结构上仿制，而涉及到理论计算方面的内容则往往被 忽略。随着畜牧业的发展，饲草、饲料打捆机的市场需求量会越来越多，而对其性 能等方面的要求也会越来越高，所以我们在打捆机的研究方面要有所提高，使国产打捆机在性能上尽快达到国际先进水平¨】。在农业部９４８项目的支柱下，中国农业科学院草原研究所机械室已经将方草捆打捆机的主机设计制造出来．并已通过农业部 农机鉴定总站牧机鉴定站的技术鉴定，现己进入市场（如图２），但是作为关键部件的打结器还得从国外购买。固１女草Ⅷ打Ⅻ机（目外）图２女草捆打捆机（目内）Ｃｏｖｃ ｒｓｅａｓ）Ｆ。ｇ ２ Ｔｈｅ ｈｊｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｌｎｅ ｏｆｑＩＩａｍＦｉｇＩｎｃｂＪｎｄｉｎｇｍ“Ｍｎｃ ｏｆ ｓｑｕａｔ ｂｕｎｄｌｅｂｕｎｄｌｅ（ｄｏｍｅｓｌｉｃ）１ １４打结器的国内外研究现状４１国外研究现状 ＩＩ前国外打结嚣的技术相对比较成熟产品是ＷｅｌｇｅｒＡＰ一５３０打结器和凯斯８５４打结器．ＷｅｌｇｅｒＡＰ一５３０夹绳器和打结嘴不是同轴的，央绳器采用锥形结构，并且 可以通过弹簧调节夹绳压力。由于靠调节弹簧压力压住捆绳，扣结嘴在绕绳则可达 到适当橙绳的日的，减少打结嘴绕绳时的压力，使打结嘴磨损减少、寿命延长。但 因央绳时磨损面是锥面，磨损面积太，且兴绳时受力不是对称分布，最终导致央绳 机构总体磨损严重，使用寿命相对较短、更换频繁。凯斯８５４５夹绳器采用盘形凹槽 结构，打结嘴和央绳器同轴转动。其优点是打结时捆绳两端同步向上拉，打结后捆 绳回弹很少，有效提高了草捆密度，同时因打结嘴和央绳器同轴转动磨损基本同步 进行，磨损前后两部件工作时绕绳和打结的精准性得到保证。但因扣结时捆绳回弹 很少，使打结嘴上的受力在绕绳时逐渐增加，导致打结嘴磨损严重，使用寿命短：夹绳结构采用盘形凹槽形式，对于绳子的粗细适应性降低，太细则央持不牢，太粗 则无法进入兴绳器凹榴｜Ｉ“。现在国际上较为流行的打结器是由德国ＡＲＳＳＰＥ公司生产的Ｄ型打结器。内蒙古农业大学硕士学位论文５１．４．２国内研究现状１９９８年草原研究所研制的Ｃ型打结器由于当时技术手段落后，虽然使用了三坐标测量仪，但是图纸绘制用ＣＡＤ－－－－维图纸，翻模制造，可靠性差，另＃ｂｃ型打结器 要求装配精度高，维护复杂，不便于推广。我国目前没有生产打结器的厂家，有几家生产捡拾压捆机的企业，但打结器均 为进口。我国唯一批量生产过打结器的宝昌牧机厂，就是由于工艺落后，各零件的 制造精度达不到要求，打结器不能正常工作，而致使整机可靠性极差，使捡拾压捆 机的生产陷入困境。１．５课题研究的主要内容１）’对德国ＡＲＳＳＰＥ公司进口的Ｄ型打结器所有部件进行测量得出立体模型； ２）将立体模型导）ｋｐｒｏ／Ｅ对其进行虚拟装配仿真，分析打结器各个执行机构在完 成总功能中的作用和次序；３）研制实验台，使其能够模拟野外作业，为研究打结器提供更为清晰直观的平厶口：４）通过实验台的实际运行找出各机构的配合关系，得出准确、协调的打结动作， 做出运动循环图。１．６本章小结主要介绍了课题的研究背景，分析了国内外研究现状及目前研究的不足。阐述了论文研究的主要内容。６Ｄ型打结器动作功能分析研究２“打结器动作分析实验台＂的研制 ２．１实验台研制的目的打结器是捡拾压捆机的核心部件结构较复杂，设计制造困难，捡拾压捆机将置于地面上的散状牧草压制成长方形草捆，打结器将方草捆自动打结，以便于装卸、运输、储存等。打结器可在０．６－０．７Ｓ内可完成送绳、夹绳、绕绳、抓绳、割绳、回 位、脱扣等动作，这些动作由构成打结器的凸轮盘、齿轮等机构来实现完成，此套 机构的准确性、协调性、可靠性，保证了９９％的成捆率【ｌＩ】。为此对打结器动作功能 的研究引起了我们的重视，以往的研究大多数是在田间进行，这样局限性大，而且 不方便观察，使深入研究受到限制。通过建造实验台，使实验台具有放慢打结动作、 指示各机构运动相位、对自主生产零部件进行配套质检等功能。为打结器深入研究创造更为便利的基础条件【１２ｌ【１３】。２．２实验台动力部分的确定 一般对打结器主轴扭矩的确定，没有定量的计算公式，往往是相关资料上提供 的数值，根据资料打结器主轴的扭矩取Ｔ＝２２０Ｎ．ｍ，，．根据馘只．：旦：―２００Ｎ．ｍ ｘ―９０ｒ／ｍｉｎ：１．８９七形‘．式中：Ｒ一打结器主轴传递的功率，单位为ｋＷ： Ｔ一打结器主轴所受扭矩，单位为Ｎ．ＩＴＩ；＝一＝一＝Ｉ＾ＶⅣ阿９５５０ ９５５０ Ｔ１ Ｏ?９７１１一打结器主轴转速，单位为ｒ／ｍｉｎ。取齿轮传动效率（包括轴承效率在内）７／＝０．９７，则．Ｐ：生：！：１２垦竺：１．９４ ｋＷＰ即为电机所需的额定功率，为满足实验台的工作需要，选择电机为减速电动机，其功率为２．２ｋｗ，调速范围Ｏ－－１５００ｒ／ｍｉｎ。其额定转速玎。＝１４４０ｒ／ｍｉｎ。 ２．３实验台传动系统方案的设计实验台传动系统方案的设计，应遵循如下原则： （１）为了以后能够对我们自主生产出来的打结器进行更方便的检验与校币，在原有 两个打结器的基础上再加上一个易拆卸的打结器：（２）能够很清楚明确的展示出个打结器各个机构的运动状态；（３）把传动过程中的误差降到最低，使其能更精确的得到我们所需要的打结器的数 据； （４）可调整打结器主轴转速研究打结器各个零件打结动作。 根据实际需要共设计了四套方案，并最终通过对比分析得出一套最合理的方案。内蒙古农业大学硕士学位论文７方案一：Ａ自图３方案１中的传动途径Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗａ、’ｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｆｉｓｔ ｓｃｈｅｍｅ方案１共有两条传动路径第一条：模拟打结器正常工作的状态，我们选用功率为２．２ｋｗ，１５００ｒａｄ／ｎ的普 通电动机，经过链轮型过载保护器或经过过载保护联轴器将动力传递给减速器，动 力经过传动比为ｌ：８的蜗轮蜗杆减速器与梅花形弹性联轴器连接将动力传递给传动 轴，传动轴经过孽擦离合器带动小齿轮１转动，小齿轮１（ｚ＝２５）与大齿轮（ｚ－５０）啮合将动力传递给主动轴。主轴转动带动打结器凸轮盘转动以实现打结动作的完成。在这里运动循环图指示盘上的指针是时刻保持与凸轮盘同步转动的，在指示盘上标 有刻度，这就使我们比较直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位 置时开始运动或者停止运动。 传动比计算：ｆ－丝＝互：三％乜ＺＩ８ｎ他：―１４４―０：１８０，．／ｍｉｎ三芝２万刮一ｍｎ穰Ｚ｛：，．ｌｒｉ／．，０９：塑：。―＿２ｉ－／ｍｉｌｌ８Ｄ型打结器动作功能分析研究其中：Ｚ２一减速器蜗杆头数；ＺＩ一减速器蜗轮齿数通过传动比的计算，该传动路线可以达到主动轴要求的转速，能够进行对打结器的正常模拟与检验。 第二条：将打结器的打结动作分解，我们选用的是扭矩大于２０Ｎ．Ｍ的步进电机， 通过步进电机专用的带扭力限制的梅花联轴器将动力传递给传动轴，传动轴经过摩擦离合器带动小齿轮１转动，小齿轮ｌ（Ｚ＝２５）与大齿轮（Ｚ＝５０）啮合将动力传递 给主动轴。 方案二：黄抛．／运对样黜矬 ／纠…ｋ。堕瞧嚣 ＼夺鸯杞搋，舭一●’∥＼””一～一］打 鼍 善一ＪＲ Ｕ｛／Ｒ Ｕ。厂、’蹩Ａ ＾ｔ ｉ ｌＩ（（Ｌ‘主甘轴吨麓。厂鲁 Ｘ一，．Ｌ＿＾划一 ＿＇一霸一凹。暾≤／＾兽葺一■苫ｔ五囊”一～妪毒图４方案２中的传动途径Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、ｖａｙｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｓｃｈｅｍｅ方案２有两条传动路径第一条：模拟打结器正常工作的状态，我们选用功率为２．２ｋｗ，１５００ｒａｄ／ｎ的普通电动机，经过链轮型过载保护器或经过过载保护联轴器将动力传递给减速器，动 力经过传动比为ｌ：８的蜗轮蜗杆减速器与梅花形弹性联轴器连接将动力传递给传动 轴，传动轴经过摩擦离合器带动小齿轮ｌ转动，小齿轮ｌ（ｚ＝２５）与大齿轮（ｚ＝５０） 啮合将动力传递给主动轴。主轴转动带动打结器凸轮盘转动以实现打结动作的完成。 在这里运动循坏图指示盘上的指针是时刻保持与凸轮盘同步转动的，在知识盘上标 有角度，这就使我们比较直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位 黄时丌始运动或者停止运动。 传动比计算：内蒙古农业大学硕士学位论文９ｆ＝盟：互：三％乜 ＺＩ ８２ ｒ肌ｎ ｎ佑：―１４４―０：１８０ｒ／ｍｉｎ ｎ传５Ｔ口 么大―ｎｔ：生刀传１／Ｉ，０９：―８．‘＝――＝Ｕ／ｍｌ?ｎ ，Ｉ其中：Ｚ２一减速器蜗杆头数；Ｚ广一减速器蜗轮齿数 通过传动比的计算，该传动路线可以达到主动轴要求的转速，能够进行对打结器的正常模拟与检验。 第二条：将打结器的打结动作分解，我们选用的是扭矩大于２０Ｎ．Ｍ的步进电机， 通过步进电机专用的带扭力限制的梅花联轴器将动力传递给传动轴，传动轴带动小 齿轮２转动，齿轮２（ｚ＝１６）大齿轮（ｚ＝５０）啮合将动力传递给主动轴。 方案三：ｆＣ．ＰＬＣ董＼ｊ榭／ ｝’一斗爿汹舂｜／。ｌｌ■ｐ１．ｔｉｌｌ一●‘一一ｒ，、、＿‘’－－７●一＼小番轮棚同 Ｕ＼大青羲］＿Ｊ打结同 Ｕｎ■主琦Ｉ、图５方案３中的传动途径Ｆｉ璺５ Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗａｙｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｓｃｈｅｍｅ方案３两条传动路径 第一条：模拟打结器正常工作的状态，我们选用功率为２．２ｋｗ，１５００ｒａｄ／ｎ的普 通电动机，经过变频器对其变频，将电机转速调到我们所需要的速度经过梅花形弹性联轴器将动力传递到传动轴上。传动轴经过摩擦离合器带动小齿轮ｌ转动，小齿 轮２（Ｚ＝１６）大齿轮（Ｚ＝５０）啮合将动力传递给主动轴。主轴转动带动打结器凸轮盘转动以实现打结动作的完成。在这里传感器的作用是对打结器的零件进｛…Ｔ－Ｉ皿１４控，１０Ｄ型打结器动作功能分析研究将结果转化为电子信号反映到电子屏上，加上传感器的好处是使我们更加精确并且 直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位置时丌始运动或者停止运动。一该传动路线可以达到主动轴要求的转速，能够进行对打结器的正常模拟与分步运动。 第二条：将打结器的打结动作分解，我们选用的是扭矩大于２０Ｎ．Ｍ的步进电机， 通过步进电机专用的带扭力限制的梅花联轴器将动力传递给传动轴，传动轴经过摩 擦离合器带动小齿轮２转动，齿轮２（Ｚ＝１６）大齿轮（Ｚ＝５０）啮合将动力传递给主动轴。 以上三个方案中离合器起到的作用是保证两条传动路线独立运动。 方案四：图６方案４中的传动途径Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗａｙｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｓｃｈｅｍｅ方案４有一条传动路径模拟打结器正常工作的状态，为满足实验台的工作需要，选择电机为１：５变频减速电动机，其功率为２．２ｋｗ，经电机调速后频率５０Ｈｚ时的转速为３００ｎ／ｍｉｎ。变频器所具有功能是：１）可按我们所需要对电机转速进行调整；２）具有点动功能， 可以便于我们观察打结器打结动作的起始点；３）带有时间计数器，可以根据我们的需要对不同速度下的打结时间及每个部件完成动作的时间有一个精确地记录。电机经过梅花形弹性联轴器将动力传递到传动轴１上，传动轴ｌ带动小齿轮转动，小齿 轮（Ｚ＝１６）与大齿轮（Ｚ＝５０）啮合将动力传递给主动轴。主轴转动带动打结器凸轮 盘转动以实现打结动作的完成。在这里打结器主轴上还装有一套链轮，它将带动传 动轴２与主轴做等速转动，这就可以使固定在传动轴２上的指针是时刻保持与凸轮内蒙古农业大学硕士学位论文１１盘同步转动的，运动循环图指示盘固定在底板上，盘上标有角度，这就使我们比较 直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位置时丌始运动或者停止运动。我们对以上四种传递方案按１）机械功能的实现质量；２）机械的工作性能：３） 机械的动力性能；４）机械结构的合理性：５）机械的经济型进行了评价【Ｉ ４１，最后选定方案四为打结器实验台设计制造的最佳方案。２．４运动循环图指示盘部分的设计 运动循环图指示盘的作用是使我们更清晰、直观的观察到打结器的每个零部件 在凸轮盘做３６０。的旋转过程中到从什么位置时开始运动到停止运动。为得到相对精确地试验数据做好硬件的基础。本方案中我们设计一套链轮传动以确保指示盘指 针同打结器主轴保持同步转动。２．４．１链轮的设计． （１）选择链轮齿数Ｚｌ、Ｚ２由于这套链轮的传动为等速传动传动比为ｌ，所以选用两个等大的链轮，而且 链轮的齿数过少会导致：ａ）传动的不均匀性和动载荷增大：ｂ）链条进入和推出啮 合时，链节间的相对转角增大，使铰链的磨损加剧；ｃ）使链传动的圆周力增大，从 而加速了链条和链轮的损坏。基于以上条件，选取Ｚｌ＝Ｚ：＝３５。（２）计算功率Ｐｃａ由《机械设计》表９－９查得工作情况系数Ｋ。＝ｌ， 故匕＝Ｋ爿尸＝ｌｘｌｋＷ＝ｌｋＷ式中：Ｐｃａ－计算功率，单位为ｋＷ； Ｐ一传递的功率，单位为ｋＷ； Ｋ。一工作情况系数。（３）确定链条链节数Ｌｐ 初定中心距ａＩ＝４０ｐ，则链节数为印＝等＋半＋昙（警）２＝［半＋半＋击（等）２］节＝９５节 （４）确定链条的节距Ｐ１２Ｄ型打结器动作功能分析研究能出雩麓。９．弱－ｉ０查得小链轮齿数系数‘Ｋ：＝（吾）≯∞＝（蓄）１。∞＝１．９３ 丘＝㈨ｔ，１００）ｎ２６＝㈨ｔｌｏｏ）０’２６－ｏ．９９选删；枷《机械东鼢墨１俐＃链由《机械设计》表 查得小链轮齿数系数．＝Ｉ三ｌ＝Ｉ÷三ｌ＝“选取单排链，由《机械设计》表９一ｌ查得多排链只圭―＿二旦＿＝―――二一ｋＷ＝０．５３ｋＷ”ｐ１ＫｚＫ，Ｋｐ１．９３×０．９９×１式中：Ｐ。一在特定条件下，单排链所能传递的功率： Ｐｃａ一链传动的计算功率； Ｋ：一小链轮齿数系数； Ｋ。一链长系数；。 ‘Ｋ，一多排链系数。根据小链轮转速ｎ．＝９０ｒ／ｍｉｎ及功率ｅｏ＝Ｏ．５３ｋＷ，由《机械设计》图９一１３选 链号为０６Ｂ单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。 再由《机械设计》表９－１查得链节距Ｐ＝９．５２５ｍｍ。（５）确定链长Ｌ及中心距ａ三二ｊ立：―９５ｘ９―．５２５：ｏ．９０５，，ｚ１０００ １０００扣郴，警）＋＝半［（９５’半）＋中，６１１７Ｅ减少量＝（Ｏ．５７１５～１．１４３）ｒａｍ卜ｚｌａ＝ｆｏ．００２～Ｏ．００４）ａ＝（ｏ．００２～０．００４）ｘ ２８５．７５ｍｍ实际中心距ａ’＝口－ｚａａ＝２８５．７５一（Ｏ．５７１ ５一１．１４３）ｍｍ＝２８４．６０７―２８５．１ ７８５ｍｍ内蒙古农业大学硕士学位论文１３取口－＝２８５ｍｍ为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的震动现象；同时也为了增 加链轮与链条的啮合包角：对链传动要实行张紧，本次设计采用调整中心距的方法 来控制张紧程度【１ ５１。 ２．４．２指示盘装置的设计 将设计出的链轮利用传动轴２通过轴承、轴承座将其配合安装在打结装置底板 上，传动轴２的轴端我们用螺栓固定一个可调节旋转角度的指针，使其保持与传动轴２同速转动。运动循环图指示盘与传动轴２同轴安装，并固定在打结装置底板上。这样就能清楚的看到打结器各部件的运动相位。 ２．５打结器主轴结构的改进设计出于试验角度考虑，在原有两个打结器的基础上还要在外侧加上一个易拆卸的打结器，并且将原来带动穿针摆动的曲柄连杆机构调整到主轴的另外一侧。经过改进之后打结器主轴增加了长度，为了使加工容易，选用轴的外形为光轴。为了提高 轴的耐磨性和抗疲劳强度，在这里主轴的材料选用比较常用的４０Ｃｒ。２．５．１拟定主轴上零件的装配方案。ｉＺ８．――上１．璺～．１２８．３２．！墨８。曼～．８Ｑ一垒６，．―ｊ６６．．图７打结器主轴的结构与装配Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｋｎｏｔｔｅｒ ｓｐｉｎｄｌｅ１４Ｄ型打结器动作功能分析研究如图７所示，打结器主轴的装配方案是：右端轴承、轴承座、套筒ｌ、离合器、 大齿轮套、大齿轮、套筒２、小凸轮盘、架体、套筒３、大凸轮盘、架体、套筒４、 左端轴承、轴承座、链轮、套筒５、大凸轮盘、架体、轴端固定片依次从轴的右端 向左安装，轴的右端悬臂部分从左向右依次安装草捆长度控制凸轮和曲柄。 ２．５．２零件的轴向定位 １）轴承的选择，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用所以主轴的轴承选用带顶 丝外球面球轴承。由标准机械零件手册查得代号ＧＢ３８８２－８７带顶丝外球面球轴 承； ２）主轴上各零件之间的定位由于主轴的转速不高，所以选用套筒定位，因为套筒 定位结构简单，定位可靠，不许在轴上开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度。本次设计为了使套筒的质量降低，套筒材料选用尼龙。固定在最右端的曲柄用弹性圆柱销对其进行轴向定位。在主轴的最左端用一个固定片拧紧在主轴上对打结器架体进行轴向定位；３）根据零件轴向定位的的要求确定轴左端加长部分的长度，链轮的宽度为３０ｍｍ； 大凸轮盘的宽度为７６ｍｍ；根据整体装配及与穿针配合要求，在链轮和大凸轮 盘之间加一个宽度为２６．１ｍｍ的套筒对大凸轮盘进行轴向定位；架体的宽度为 １０２ｍｍ；所以主轴左端加长的长度取Ｌ右＝２３４．５ｍｍ。右端加长部分的长度由曲柄的宽度决定，曲柄的宽度为５２ｍｍ：根据连杆与穿针架配合要求，取主轴左 端加长长度Ｌ Ｅ＝６０ｍｍ。至此，初步确定打结器主轴的总长度取Ｌ＝９５２ｍｍ。 ２．５．３零件的周向定位 １）凸轮盘、链轮、离合器、曲柄均采用平键连接。由手册查得凸轮盘平键截面ｂｘ ｈ＝ｌＯｍｍＸ ８ｍｍ（ＧＢ／Ｔ１０９５―１９７９），离合器和曲柄平键截面ｂ×ｈ＝１２ｒａｍ×８ｍｍ（ＧＢ／Ｔ１０９５一１９７９）；键槽用键槽铣刀加工，长均为３８ｍｍ；链轮平键截面ｂ×ｈ＝ｌＯｍｍ×８ｒａｍ（ＧＢ／Ｔ１０９５―１９７９）；键槽长为２０ｍｍ［蚓。２）大齿轮套、草捆长度控制凸轮采用弹性圆柱销进行周向定位，孔径为ｄ＝８ｍｍ。经过强度校核，该轴满足所需的扭转强度和刚度要求。得出轴的零件图，如图８所示。内蒙古农业大学硕士学位论丈１５３ 芏 冒５＾ｏ ＲＬ３８２０囊１００２１０ ２１３Ｐ。一、５９Ｆ．Ｆ?ｊ＋ｔ？２９２＾－＾１１３０，％伊该∥电目８打结＊主轴零件圈ＦＩＲ ８ＴｈｅｐａｒｄｒａｕＩｌｌ２ｏｆｈｍｔＨ ｓｐｉｎｄｌｅ２６“打结器动作分析实验台”的试制及其工作原理１绘制全部０ＡＤ图纸并利用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｌ Ｒｅ６ｒ虚拟装配２ ６囤９¨F器实验台虚拟装配ＦＩｇ ９Ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌ―ｍｂｌｙ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔａｂｌｅ ｏｆ ｋｎｏｔｔｅｒ１６Ｄ型打结器动作功能分析研究通过以上对打结器实验台的理论分析和设计计算，利用相似设计法和结构优化 设计法，绘制全部的零、部件图及装配图，并在实际试制生产之前对其进行Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ虚拟装配．通过三维模型判断装配模型之ｆＢＪ有无干涉，并对其进行运动分析、结构件的运动干涉检查以及机构运动的动画仿真，在正式生产前对打结器 实验台各个机构的运动特性有了更清晰的认识，对装配过程中图纸出现的问题进行进一步的修改，最后进行样机的试制生产。２ ６２样机的试制匾１０打结器实验台Ｆ４１ ０Ｔｈｃｃｘｐｃｎｍｃｎｔｔｎｌｃ ｏｆｋｎｏｌｌｃｒ样机的试制生产在中国农业科学院草原研究所的牧草机械中试车间进行。全程跟踪雅务．对在试制生产过程中图纸出现的一系列问题给予修改，使得试制生产能够顺利完成。２ ６３“打结器动作分析实验台”的工作原理 打结器实验台的工作原理为：］。作动力柬源于功率为２ ２ｋＷ的减速电机，经过梅花形弹性联轴器将动力传递到传动轴上，传动轴带动小齿轮转动．小齿轮（ｚ＝１６）内蒙古农业大学硕士学位论文１ ７与大齿轮（ｚ＝５０）啮合将动力传递给打结器主轴。主轴转动带动主轴上连接的机构 丌始工作，这些机构的运动是一个并联的配合协调运动。 打结器主轴并不是不停的做匀速的转动，它是由方草捆打捆机的长度控制器来控制做间歇的匀速转动。控制穿针的启动和打结器主轴旋转起止时间的部件是一个固定在主轴上的离合器，当草捆达到我们所需的长度时，长度控制器将会使离合器 处于张开状态，使大齿轮与主轴连接带动主轴旋转一周。 穿针机构和主轴之利用曲柄连接主轴转动带动曲柄与其保持同步转动，通过连 杆带动穿针架及穿针做往返摆动，以完成送绳动作。打结器凸轮盘与主轴也保持同 步转动以实现打结动作的完成。在这里打结器主轴上还装有一套链轮，他将带动传 动轴２与主轴做等速转动，这就可以使固定在传动轴２上的指针是时刻保持与凸轮盘同步转动的，运动循环图指示盘固定在底板上，盘上标有角度，这就使我们比较 直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位置时开始运动或者停止运矽】。２．７本章小结 １）在机械结构上，按照方草捆打捆机设计的原有参数，给出了整机的传动方案； ２）重点设计了打结器主轴及运动循环图指示盘装置，并确定了动力和方案；３）样机调试和试验结果表明，本机设计合理，总体性能良好，完全实现了设计目标中的全部要求； ４）此外，本章还对打结器实验台的主要结构和工作原理进行了简要分析。１８Ｄ型打结器动作功能分析研究３打结器各构件实验分析及数据处理３．１实验目的画出打结器中各个执行机构的直角坐标系式运动循环图，表示出构件运动参数 的变化关系，找出各工作机构的最佳时序，提高打结器的准确性、协调性、可靠性，保证了成捆率达到９９％以上，降低功率的消耗。为制造出中国自己的Ｄ型打结器提 供一定的理论依据。３．２实验方法利用打结器实验台，模拟整机作业环境并在其基础上放慢打结速度，对每个重要运动件的工作相位进行测定，测定在无捆绳状态下进行，打结器主轴上装着的一 套链轮将带动传动轴与主轴做等速转动，这就可以使固定在传动轴上的指针是时刻保持与凸轮盘同步转动的，运动循环图指示盘固定在底板上，盘上标有刻度，使我 们比较直观的了解到打结器每个零件将会在凸轮盘旋转到什么位置时开始运动或者停止运动。试验重复三次，取算术平均值。得到最佳相位组合ｆ１７】ｆ１８】。３．３实验设备表１实验仪器Ｔａｂ．Ｉ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ袭２夹绳盘锥齿轮实验方案及实验数据Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｒｏｐｅ ｇｒｉｐｐｅｒ ｐｌａｔｅｃｏｎｅｇｅａｒｓ３．４各构件的实验分析及数据处理内蒙古农业大学硕士学位论文１９３．．４．１夹绳盘锥齿轮通过表２可以看出，央绳盘锥齿轮在凸轮盘旋转到１５０。时开始进入啮合状态， 芷凸轮盘旋转到２２６０的时候退出啮合状态。完成自身３６００的旋转。综合以上数据做 出夹绳盘锥齿轮的直角坐标式运动循环图，如图１１中６表示凸轮盘的转角；Ｑ表示 艇绳盘锥齿轮间歇转动的转角。《 如 ■哥√ｏ■；ｆ３６０ ３００ ２４０ １８０如 镧 《蒙 １２０６０。争Ｏ．图１１夹绳盘锥齿轮的直角坐标式运动循环图ｃｏｎｅＦｉｇ．１ １ Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｒｏｐｅ ｇｎｐｐｅｒ ｐａｔｅｇｅａｒｓ３?４．２打结嘴锥齿轮表３打结嘴锥齿轮及打结嘴实验方案及实验数据Ｔａｂ．３ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｔｗｉｎｅ ｋｎｏｗｅｒ ｈｏｏｋｃｏｎｅｇｅａｒｓ通过表３可以看出，打结嘴锥齿轮在凸轮盘旋转到１７２。时开始进入啮合状态， 在凸轮盘旋转到２３５。的时候退出啮合状念。完成自身３６００的旋转。在打结嘴锥齿轮带动打结嘴转动的过程中，打结嘴上的卡爪在凸轮盘转到１７９。的时候由于受到重 力和架体上凸轮导向装置的作用张丌准备抓取穿针送上柬的捆绳，在凸轮盘旋转到２０Ｄ型打结器动作功能分析研究２１４。时卡爪上的滚轮受到架体上固定的上颚压力作用开始闭合，凸轮盘旋转到２３５。时打结嘴锥齿轮停止转动同时卡爪也完全闭合这时卡爪受到的压紧力最大，在这个过程中捆绳被逐渐压紧以实现绳结。综合以上数掘做出打结嘴锥齿轮的直角坐标式运动循环图，如图１２中６表示凸轮盘的转角；‘ｐ表示打结嘴锥齿轮间歇转动的转角。Ｉ３ ０ ３ Ｏ ２ ０Ｕ ｌ Ｏ ０口ｃＩｃｏ６｝ｆ如甘如岍龆嫂蚺畿啦‰＿Ｌ唧ｄ）６∞∞加∞如旷（ ｏ（ｏ、－，；…．／４０。 ８０。１２０。 １７２。ｏｏ、ｏ ｎ一、『● － ●一２：３５。２８０。３２０。３６０。５凸轮盘转角图１ ２打结嘴锥齿轮的直角坐标式运动循环图Ｆｉｇ．１２ Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆｔｗｉｎｅ＂ｋｎｏｔｔｅｒ ｈｏｏｋｃｏｎｅｇｅａｒ３．４．３刀架表４刀架实验方案及实验数据Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｔｏｏｌ ｈｏｌｄｅｒ通过表４可以看出，刀架在凸轮盘旋转到２１２０时受到凸轮盘内侧凸轮的作用开 始退绳运动，在凸轮盘旋转到２６３。时刀架移动到最大幅度，经过测量刀架移动的 最大幅度为７６．２ｍｍ；在凸轮盘旋转到３４０。的时候刀架与内凸轮导向装置的配合结束。综合以上数据做出刀架的直角坐标式运动循环图，如图１３中６表示凸轮盘的转角；ｓ表示刀架往返移动的位移。内蒙古农业大学硕士学位论文含 。 黎 ：！墨 媒∞疑 量∞ 踟∞ ∞柏｛暑：如ｍ０图１３刀架的直角坐标式运动循环图Ｆｉｇ．１ ３ Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｏｏｌ ｈｏｌｄｅｒ３．４．４拨绳盘表５拨绳盘实验方案及实验数据Ｔａｂ．５ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ １００ｌ ｈｏｌｄｅｒ ｒｏｐｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｌａｔｅ通过表５可以看出，拨绳盘在凸轮盘旋转到８１０时受到凸轮盘外侧的凸轮导向 装置作用开始运动，在凸轮盘旋转到１８８。时拨绳盘摆动到最大幅度，经过测量拨绳盘自身最大摆动幅度为１３８。；在凸轮盘旋转到２３３。的时候与凸轮导向装置的配 合结束。在整个凸轮配合过程中，受到固定在拨绳盘连杆上的弹簧拉紧作用，拨绳盘才能与凸轮导向装置紧密配合，并在配合结束后迅速回位。综合以上数据做出拨 绳盘的直角坐标式运动循环图，如图１４，图中６表示凸轮盘的转角；《ｐ表示拨绳盘 间歇转动的转角。Ｄ型打结器动作功能分析研究Ｉ辩３６０意３００ ■廿 《２４０蒙１８０ ９≮－１２０６０。ｏ’∞ ｍ０－．／／ ‘＼ｊ－●／。ｊ。●４０。８１。１２０。１８８。２２５。２８０ ３￥２０。３６０。６凸轮盘转角图１４拨绳盘的直角坐标式运动循环图Ｆｉｇ．１ ４ Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｏｏｌ ｈｐｌｄｅｒ３．４．５穿针机构表６Ｔａｂ．６穿针机构实验方案及实验数据Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｒｅａｄ ｎｅｅｄｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ由表６可以看出穿针机构的运动与主轴和凸轮盘同步，在主轴旋转到１７７。的 时候穿针到达最高点，也就是摆动到了最大ｉ隔度，经过实际测量穿针摆动的最大角 度为１０３。。与虚拟仿真中测量的角度相差一度，原因是由于曲柄在主轴上的起始 位置避过了穿针机构的极限位置３。，所以导致穿针摆动角度较虚拟仿真减小ｌ。。 利用秒表计时我们可以清楚的看出，穿针机构往返摆动的进给和回退的时间有一定 的差异，存在急回运动。综合以上数据做出穿针机构的直角坐标式运动循环图，如 图１５，图中６表示主轴的转角；（ｐ表示穿针摆动的角度。内蒙古农业大学硕士学位论文Ｉ腰３６０尝３００ 奄２４０眯２ 对卜１８０１洳１２０争６０。Ｏ：；一＿―■］■ ‘■―■～？４０ｏｊ．８０。１２０ｏ１７７。。２４０。２８０。３２０。：３６０。６凸轮盘转角‘图１ ５穿针机构的直角坐标式运动循环图ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｒｅａｄ ｎｅｅｄｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｆｉｇ．１ ４ Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ３．５本章小结通过对打结器各部件运动起始相位的实验测量，对各个执行构件进行三次实验， 取得算数平均值，得出最佳相位下的各个部件的直角坐标运动循环图。２４Ｄ型打结器动作功能分析研究４打结器主要部件功能及Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｔ－仿真４１打结器的主要部件及功能 Ｄ型打结器是一种结构复杂、传动灵活、工作协调性好、完全依靠机械传动实现其功能的机构，它模仿人手打结的动作进行运动设计，实现机械式的自动打结， 以提高牧草机械的收获率。打结器上的关键零件均为精铸零件，关键零件局部或全 部进行了热处理。图１６是Ｄ型打结器的立体图。ｌ自轮＆？＊作３“结嘴冉轮４悦绳＊ｊ¨站嘴 ６＊№皿：《鞋＊螭轮Ｂ螺旋∞蜗杆９扼蝇盅ｍ＊蛇 圈１Ｆｉｇ Ｉ ６Ｔｈｅ ６ｎF８＊目目ａｓ∞ｍｂｌｙ ｃｈａｒｔ ｏｆｋｎｏｔｔｅｒ４ １１打结器机架 打结器架体２是整个打结部件的支撑体，是构成打结器非常关键的零件，上面有５个空闻异面轴。这５个空间异面轴之削有严格的位置精度要求，５个空间异面轴的角度精确地表达了蜗杆轴孔、刀架轴轴孔、打结嘴驱动齿轮轴轴孔和２个夹绳器驱动齿轮轴孔之间的空间位嚣关系，另外机架上有控带＝Ｊ－ＪＴ结嘴丌合的复杂曲面，它精确地控制了打结嘴的张丌和闭合，以及张丌角的大小，从而控制缠蝇、打结和脱扣等过程。所有这些因素都是影响打结性能的关键，架体在加工制造时要保证各 个轴孔的准确的位置，在装配后爿能够完成精确的传动，因此加工比较困难¨ｗ口”。内蒙古农业大学硕士学位论文图１ ９夹缝盘Ｆｌ｝Ｉ ８Ｃａｍ ｐｌａｔｅ Ｆｉｇ ９ Ｒｏｐｅ ｇ ｒｉｐｐｃｒ Ｄ｛ａｔｃ２６Ｄ型打结器动作功能分析研究４ １３打结器夹绳盘 央绳盘６采用盘形凹槽形式，对于绳子的粗细适应性不高，太细则央持不牢．太赧则无法进入夹绳器凹槽，捆绳粗细不均或强度不够都可能影响到打捆的成功率。 ４打结器打结嘴 打结嘴５是打结器常见的易损部件，主要原因是由于打结嘴没有脱绳导引机构 缓冲．捆绳直接把拉力加在打结嘴上【８Ｉ。当脱绳器和打结嘴之间的间隙调节不适当 或由于传动部件磨损定位不准时，脱绳器会直接与打结嘴接触，也造成打结嘴损坏。４１目２０打结嘴囤２１脱蝇器Ｆｉｇ ２Ｉ Ｒ０９ｅｓｔｒｉｐｐｅ ｒ４ １５打结器脱绳器脱绳器４也是形状比较复杂的精铸零件，其作用是强制打结嘴上成结后的捆绳 脱离打结嘴，割绳刀片安装在脱绳器上以实现割绳。４ ２Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｍｒ简介ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件是由美国参数技术公司（ＰＴＣ）于！ｏ世纪８０年代中后期开发的全新的三维机械设计软件，广泛地应用于航空、汽车、船舶、兵器、机械工业、模具、工业设计、信息家电、通讯电子等３ｃ产业。目前，发布的Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ包括工业设计（ＣＡＩＤ）模块、机械设计（ＣＡＤ）模块、功能仿真（ＣＡＥ） 模块、制造（ＣＡＭ）模块、数据管理（ＰＤＭ）模块、数据交换（ＧｅｏｍｅｔｒｙＴｒａｎｓｌａｔｏｒ） 模块等。功能应用包括实体与曲面设计、零件组装、二维工程图制作、管路设计、 异种格式文件处理、机构仿真与有限元分析等ＣＡＥ技术、钣金设计、模具设计、 电缆设计、机械加工、逆向工程、同步工程、电路设计等，尤其建模造型、零件装 配功能领先。这些模块不仅可用于对产品进行几何设计，在零件未制造出来之前． 观看和评价零件的几何外形，而且可以对零件进行受力分析以及运动仿真、运动干内蒙古农业大学硕士学位论文。２７涉检查。因此，使用该软件可以及时地发现设计中存在的问题，以排除产品故障， 改进产品设计，从而缩短产品设计周期，降低设计成本【２¨。 ４．３利用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中的Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ对打结装置进行机构的运动模拟仿真 用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ建立的三维模型不仅可以判断装配模型之间有无干涉，而且 提供了各种运动分析，便于进行打结器的运动干涉检查以及机构的运动仿真，使我 们能够在虚拟状态下验证测得的打结器各个部件的起始、终止相位准确与否。在正 式生产前对打结机构运动特性有更清晰地认识。压捆机的工作部件中，打结器各机 构之间的配合运动能否成功运行是非常关键的，如果发生干涉将直接损坏工作部件 而导致打结器陷于瘫痪状态。 （１）以ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ方式建立打结器各零部件的组装。Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ提供了８种连接 形式，和普通装配的“约束－－Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ＂不同的是，运动件的装配要根据零件 运动的实际情况保留某些所需的自由度；本设计中，凸轮盘与两个锥齿轮为间 歇齿轮连接；凸轮盘内侧凸轮与脱绳器滚轮为凸轮连接；蜗轮蜗杆连接为齿轮连接；（２）补足相关的运动配合条件。组装时，可以完全使用连接－－－Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ设定，或者搭配约束ｑｏｎｓｔｒａｉｎｔ条件，也就是Ｍａｔｅ（匹配）、Ａｌｉｇｎ（对齐）、Ｉｎｓｅｒｔ．（插入）等，设定完成模型； （３）设定初始位置。一般而言，若不设定机构的初始位置，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ会以屏幕上 目前的位置作为初始位置。本设计中，我们将打结器架体按照实际安装位黄设置好后，凸轮盘外侧齿中间平面与垂直平面的夹角为１２。； （４）加入驱动条件。驱动就是机构的动力源，和电动机一样能够产生旋转及平行的动力，如马达，可以使用参数进行控制。在本设计中，凸轮盘与打结嘴锥齿轮为齿轮间歇运动，传动比为ｌ：７．１２５，凸轮盘与央绳盘锥齿轮也为齿轮间歇运 动，传动比ｌ：４．７５，它与脱绳器滚轮为凸轮连接，蜗轮蜗杆连接为齿轮连接， 其传动比为ｌ：４，根据以上打结机构运动的特点，为实现打结装置的间歇运动 我们加入三个驱动器，都为匀速运动，即凸轮盘：∞ｌ－９０ｒ／ｍｉｎ：打结嘴锥齿轮：ｕ２＝６４１．２５ｒ／ｍｉｎ：央绳盘锥齿轮：ｕ ３＝４２７．５ｒ／ｍｉｎ。并根据所测得的两个锥齿轮的开始、停止的相位来设定驱动器的起始、终止时间：（５）设定分析条件并仿真。可在此过程设定进行总体干涉检查，从而发现设计的机构运动过程中存在的问题，以便于尽早解决；（６）播放分析结果。系统将丌始计算，当播放器出现并加以播放后，干涉的部分会以红色显示，如图２２所示。本设计中各零部件运动相位经过细微调整后没有出现干涉，从而表明本设计没有运动问趔２２。２５１。Ｄ型打结器动作功能分析研究ｊ＾”。．，一Ｉ圉２２打F器的运自仿真Ｆｉｇ＿２２Ｔｈｅｍｏｒｏｎ ｓｌｍｕ［ａｔｉｏｎｏｆｋｎｏ№ｒ４４打结装置各部分瞬时相互关系第一阶段时，伸出的穿针将绳子放到打结嘴的表面上，并把它送至央绳器。此时央绳器是不动的，因此捆绳未被夹住。第一ｍ段 图２３打结过程Ｆｉｇ ２３第＝ｍ＆Ｔｈｃ…ｃｓｓｏｆｋｑｏｔ内蒙古农业大学硕士学位论文２９第二阶段时，此时夹绳器圆盘部分旋转ｌ，８周，把打捆针送来的捆绳夹在其侧面和卡子之削，并沿其旋转方向向下移动被卡住的捆绳。打结嘴旋转３／４周后，其上形成绳圈，打结嚣滚轮正好到达架体凸轮导向装簧，驱使打结嘴张开，准备抓取 双股扣绳。第三阶段时，打结嘴闭合咬住捆绳，穿针回位并把捆绳放到刚好转到上面的夹 生盘的缺口内，作为下一次打结前绳头。‘铡＊＝ｍＲ乏目２４＂FｄａｒｌｇＨ ｎ｜ｏ ｐｒｏｃｃｓｓｏｆｋｎｏｔ筇四阶段时，在打结嘴咬住捆绳后脱绳器开始运动，脱绳器上的割刀把两胶捆绳同时割断。这时脱蝇器还继续运动， 用弧形导绳楷口把钳嘴上的绳圈推向尖音｜ｊ 而后脱下。堆后在后续压缩物的推动Ｆ 打结嘴中还咬着的双股绳头也脱出，即打成两个绳头一样长的死绳结【２６１。４５本章小结 本章对Ｄ型打结器主要部件的功能进行了描述，并利用ｐｒｏ―Ｅ软件对测绘出的原厂的打结器各元件进行虚拟装配，并对其打结装置进行机构的运动模拟仿真及验证。把打结器复杂的打结动作总结为四个打结阶段，为罔内设计制造Ｄ型打结器及扣结器后续改进作丁前期理论基础工作。３０Ｄ型打结器动作功能分析研究５打结器主要机构的动作功能实验分析及运动轨迹模拟仿真５．１实验目的搞清楚每个打结动作完成所需要的机构，以及各零件的运动轨迹，画出各机构 运动简图，为打结器重要零件的制造及以后的各种实验打下基础。５．２实验方法 由于我们之前已经对打结器装置进行了Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ运动模拟仿真，对其每个机构的运动有了初步的了解，所以该实验中我们将打结器装配时采用了各个传动路 线分别安装实验的方法，使我们清晰的观察到打结器每个部件的运动过程，计算出 主要机构的工作自由度。实验中我们无法捕捉及测量的每个部件的运动轨迹，利用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的虚拟仿真补充表示出来。５．３实验内容计算分析及轨迹仿真５．３．１夹绳机构经过对夹绳机构的单独安装及对打结器实验台上的运行，可以清楚地观察到该 机构由凸轮盘内排的七个变位齿和夹绳盘锥齿轮啮合，夹绳盘锥齿轮再带动和它连接在同一轴上的螺旋齿蜗杆转动，蜗杆再将动力传递给螺旋齿蜗轮，蜗轮转动带动 夹绳盘与之同速转动，将穿针传递过来的绳头牢牢夹住。 通过这个传动过程可以得出夹绳盘运动分支运动构件有活动件凸轮盘、夹绳盘 锥齿轮和螺旋蜗杆构成一个活动构件；螺旋涡轮和夹绳盘构成一个活动构件；活动 构件拨杆；活动构件压绳器，即阿＝５， 约束数为Ｏ，局部自由度Ｏ。 根据平面运动的机构自由度的运动公式：Ｆ＝３ｎ－（２Ｐ。＋只．一ｐ ７）一Ｆ’得 运动低副数量鼻＝５，运动高副Ｒ＝４，虚式中：玎一运动机构中活动构件的数量： 只一运动机构中低副的数量； 只一运动机构中高副的数量： Ｐ’一虚约束： Ｆ’～局部自由度。压绳器分支的自由度：只＝３ｘ ５一（２ｘ ５＋４―０）一０＝ｌ由以上央绳机构运动的自由度计算分析得出压绳器分支的自由度为ｌ，说明这 个分支的运动只要有１个原动力，就能保证有确定的运动，凸轮盘就是这个分支运 动的原动件。内蒙古农业大学硕士学位论文通过Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ虚拟仿 真做出的该传动路线在夹绳盘锥齿轮旋转３６０。时机构中其他部 件的运动轨迹及旋转的角度如图２５所示：在夹绳器锥齿轮和蜗杆 旋转３６０。后，与其配合蜗轮及和蜗轮同步转动的夹绳盘仅仅旋转了一个较短的弧线，经过建面测量得出蜗轮和夹绳盘旋转的角 度为９０。，如图２６所示。目２５夹绳机构中各个部件的｛动轨迹Ｆ。ｇ ２５ＴｈｅａｃＩ】ｏｎｔｒ自ｅｃｔｏｏ。ＦＲｏ”ｇ’１ｐｐ。ｒｍｃｃｈ∞ｉｓｍ…‘誉≯ｉ曩黪零露曩４ １ ≤≯、二瀚。羞孓？ｉ，，√鳅拶。≥Ｉｏｆｏ≮髓：”孽１蚓‘…Ｚ∞目Ｅ＝日Ⅲ≈目ｏ■ｌｆｔＦｉｇ２６Ｔｈｅｍｃａｓｕｒ……Ｔｍ ｌａｔＩ…ａｎｇｌｅ圉２６对夹绳盘旋转角度的ｗ量ｇｆｌｐｐｃｒ ｐｌａｔｅ５ ３２打结机构经过对打结机构的单独安装及在打结器实验台上的运行，司以清楚地观察到政 机构由凸轮盘上外排上的七个不全齿和打结嘴锥齿轮啮合，带动带动与其同轴的打３２Ｄ型打结器动作功能分析研究结嘴转动，同时打结器滚轮正好到达架体凸轮导向装置，驱使打结嘴实现丌合运动， 以完成绕绳、咬绳等打结动作。 通过这个传动过程可以得出打结嘴分支的活动构件有活动构件凸轮盘；打结嘴 锥齿轮和打结嘴构成一个活动构件；活动构件卡爪；活动构件卡爪滚轮；活动构件 上颚。即珂－＇５， 运动低副数量只＝５，运动高副只，＝２，虚约束数为１，局部自由度０。根据平面运动的机构自由度的运动公式：Ｆ＝３ｎ一（２只＋Ｒ―Ｐ’）一Ｆ’得 打结嘴分支的自由度：Ｅ＝３ｘ ５一（２×５＋２－ｏ）一ｌ＝２由以上打结机构运动的自由度计算分析得出打结嘴自由度为２，说明必须有两 个原动力来保证该支运动有确定运动，一个原动力来自凸轮盘，另外一个来自于打 捆绳的拉力。５．３．３脱绳机构 经过对打结机构的单独安装及在打结器实验台上的运行，可以清楚地观察到该 机构由是由脱绳器沿着凸轮盘内侧的凸轮轮廓转动，另一端安装有割绳刀，将打结 嘴打结好的绳结割断，同时还将留在打结嘴上的绳头退下。经过实际运行试验，发 现脱绳机构脱绳槽和打结嘴表面的配合要求相当紧密，如果缝隙太大将会导致脱绳 不完全，捆绳在还有一部分绕在打结嘴表面时被移动的草捆强行拽下，使打结嘴表 面磨损加剧甚至断裂。 通过这个传动过程可以得出脱绳分支有活动构件有活动构件凸轮盘、活动构件 脱绳器，活动构件脱绳器滚轮，即刀＝３， 束数为ｌ，局部自由度Ｏ。 根据平面运动的机构自由度的运动公式：Ｆ＝３ｎ－（２Ｐ。＋鼻，一Ｐ ７）－Ｆ’得 刀架分支的自由度： Ｅ＝３×３一（２×３＋ｌ―Ｏ）－１＝ｌ 由以上脱绳机构运动的自由度计算分析得出脱绳分支的自由度为１，说明这个 分支的运动只要有１个原动力，就能保证有确定的运动，凸轮盘就是这个分支运动 的原动件。 通过Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ虚拟仿真做出打结和脱绳两条传动路线在凸轮盘旋转３６０。 时机构中其他部件的运动轨迹及刀架的移动距离。 运动低副数量只＝３，运动高副只＝１，虚约内蒙古农业大学硕士学位论文如图２７所示，在打 结器锥齿轮和蜗杆旋转 ３６０。后，与其配合的打 结嘴也旋转了３６０。，而刀架在凸轮盘旋转３６０。后也是只移动了 一个较短的弧线。经过 测量得出刀架的移动距离为７６ ２ｎ＇ｍ１，如图２８所示凹２７打FⅫ№绳机树中ａ‰＊的Ｅ功鞋＊Ｆｉｇ ２７ Ｔｈｅａｃｔｉｏｎｔ咖ｅｃｔｏｒｙｏｆｌｗｉｎｃｈ∞ｎＨ ｈ。ｏｋ ａｎｄｍｐｅ ｓｔｒｉｐｐｅｒ目２Ｂ对月架移≈§离的Ⅻ量Ｆ１９２８Ｔｈｅ……ｃｎｌｗｉｔ］＊ｄ Ｔ ｓｐ］ａｃｅｍｅｎｔ ｏｆｔｏｏｌ ｈｏｌｄｅｒ通过以上分析可以看出，这三条传动路芝不是孤立的，而是相互关联的，打结 器的运动是｝ｆ｜ｊ隙式的协调运动，每一个动作型须和其他动作汕调进行，否则就容易 出现诸如捆绳术端没有绳结、捆绳在打结嘴上绳捆被撕断、绳结后的绳圈断裂等现 象１２７－３２１。 通过以上分析得出出凸轮盘驰动的打结器部件的机构运动简图，如图２９所示。Ｄ型打结器动作功能分析研究ｌ上颚２架体３脱绳器４脱绳器滚轮５凸轮盘６夹绳盘锥齿轮７拨杆压簧８拨杆９螺旋出蜗杆１０ 蝶旋齿蜗轮１ｌ上颚压簧１２夹绳盘１３压绳器１４打结嘴齿轮１５卡爪１６打结嘴１７卡爪滚轮 图２９打结器机构运动简图Ｆｉｇ．２９ Ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｋｎｏｔｔｅｒ５．３．４穿针机构ＣＣ２Ｂ图３０穿针机构简图Ｆｉｇ．３０Ｔｈｅａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｏｆｔｈｒｅａｄ ｎｅｅｄｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ穿针机构在打结器完成打结的过程中也起到了很大的作用，穿针送线时间及送内蒙古农业大学硕士学位论文３５线到位程度要求也非常严格，该杌构是山打结器主轴直接带动固定在主轴上的曲柄， 曲柄再通过连杆带动穿针架做往返的摆动。在这里连丰Ｔ的长度是可以调节的，连杆的长短直接影响到穿针架在摆动角度一定的前提下穿针上升的最高位置。 如图３０所示，穿针装置为曲柄摇杆机构，曲柄ＡＢ为原动件与打结器主轴连接， 摇杆ＣＤ即穿针架，图上所示为两个极限位置ＣＩＤ和Ｃ２Ｄ。口为摇杆的最大摆角， 即穿针摆动的最大幅度：０为极位夹角：经过实际测量０＝１ ｃ。该机构由于存在极 位夹角，所以具有急回运动的特性，为了表明急回运动的急回程度，用反正行程速比系数Ｋ来衡量，即正＝＝＝生ｈ 根据公式得，‘一＾．粉ｏｌ；１ １８０―１ １７９Ｋ：！塑：塑：型：坐：１１８０‘一０式中０――极位夹角由计算结果可知，由于０＝１ｃ，Ｋ＝１０１．可判定机构有急回作用，不过由于Ｋ值接近于Ｉ，所以急回运动眭质不是很显著。通过Ｐｒｏ／ＥｎｇｉＩ／ｅｅｒ虚拟仿真做出穿针机构传动路线在打结器主轴旋转３６０。时 穿针的运动轨迹及最大摆动幅度。少圈３１一／７＼穿针F自自勺ｔ自轨迹Ⅱ韧始位置自ｉ高位置Ｆｔｇ．３）ｎ…∞目ｎｉｅｃｔｏｍｙ ａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆｔｈｍａｄ ｎ。ｃ４１ｃⅢｃｈａｎｉｓｍ３６Ｄ型打结器动作功能分析研究如图３ｌ所示，穿针在打结器主轴旋转３６０。后，在图上所示的弧线范围内做了 一个往返的摆动，实现了送绳动作，经过测量得出穿针摆动的最大幅度为１０４４，如图３２所示。Ｆｉｇ３２１１１…ａｓｕｒ―ｎｌｗｈｂｎ…ｉｎｇ图３２对穿针＃自角度¨Ⅲ量ｇＩｃ ｏｆｔｈ ｒｅａｄ Ｆｉｅｅｄｉｅｍｅｃｈａ｜ｌＩｓｍ５４本章小结本章通过实验台试验与虚拟仿真实验相结合，计算出打结装置各个机构完成 动作所需的自由度和穿针装置急回运动性质的判定：做出了完成打结动作时各机构中主要部件的运动轨迹。内蒙吉农业大学硕士学位论文３７６打结器运动循环图的建立６．１运动循环图建立的目的，打结器机构的组成是由凸轮盘开始产分支后续机构的并联组合。而且各个分支机构在动作的先后次序和轨迹配合上都有着严格的要求。打结器的运动是间隙式的协调运动，每一个动作必须和其他动作协调进行，经过试验分析得出上述因素中任 何一项不符合要求，都会使打结器主要部件磨损严重或损坏，影响顺利打捆或致使打捆率低。所以，为了使打结器更经久耐用；自主生产地打结器各部件互换性更高；便于以后在机电一体化领域中实现控制打结器各个部件配合协调运动。我们应当将 打结系统的各执行机构（构件）经过运动协调设计后，用机械运动循环图把打结器在一个运动循环中各个动作的协调配合关系表示出来。６．２运动循环图的建立 由于打结器打结过程中凸轮盘是一个主要执行构件，所以我们将凸轮盘的工作起始点作为基准来表示其他各执行机构相对于凸轮盘动作的先后顺序。 ０◆２７０９０◆图３３打结器运动循环图Ｆｉｇ．３３ Ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｋｎｏｔｔｅｒ３８Ｄ型打结器动作功能分析研究６．３打结器工作过程 穿针把捆绳通过割刀的弧形导绳槽口，紧贴打结嘴的上面，送到央绳盘的一个 缺口里，－夹绳盘在蜗杆机构驱动下旋转９０。。捆绳被带着向下运动，由于压绳器的 压力而被夹住，打结嘴旋转１７９。后．其上形成绳圈，卡爪滚轮正好到达架体上的凸轮轨道的低滑道段，驱使活动卡爪张开，准备抓取双股捆绳，当卡爪咬住捆绳后，穿针回位并把捆绳放到刚好转到上面的夹生盘的缺口内，作为下一次打结前绳头。 在卡爪咬住绳后，刀架开始运动，割刀把两股捆绳同时割断。这时刀架还继续运动， 用弧形导绳槽口把钳嘴上的绳圈推向尖部而后脱下。最后在后续压缩物的推动下．钳 嘴中还咬着的双股绳头也脱出，即打成两个绳头一样长的死绳结。６．４本章小结 本章做出打结器机械运动循环图，使我们对打结器的工作过程有了更加清晰地认识，为我国自主生产和研制打结器提供了理论基础。内蒙古农业大学硕士学位论文３９７结论与展望 ７．１结论（１）计算出三个分支机构的工作自由度，得出压绳器分支和脱绳分支各自只需要凸 轮盘一个原动力．就能保证有确定的运动，打结嘴需要凸轮盘和捆绳的拉力两个原动力来保证有确定运动；（２）通过虚拟装配得出打结器各主要机构的运动轨迹，并对主要部件完成打结动作 所需的旋转角度及位移进行了测量； （３）建立了打结器机械运动循环图，从而得到打结器完成打结动作的最佳协调配合方案。７．２展望 （１）捆绳的弹簧预紧力以及草捆的拉力对打结器的打捆成功率有一定影响，可考虑 从这两方面进行测试研究；（２）随着现代技术手段的提高，我们可以用更为先进的红外传感器对打结器每个部件进行测控，这样就可得到更加准确的相位以及运动轨迹。８创新点，应用“打结器动作分析实验台”，对打结器装罨进行深入测试，最终建立了打结 器机械运动循环图，为我国自主生产和研制打结器提供了理论基础，并为以后在机 电一体化领域中实现控制打结器各个部件配合协调运动提供参数依据。４０Ｄ型打结器动作功能分析研究致谢本论文的选题及论丈的撰写都是在导师张志毅教授的严格要求和精心指导下完成的．不论是在三年的学习期间，还是在论文的选题、试验方案的制定与实施，论文的撰写方面，老师总 是循循善诱、不倦教诲和悉心的指导，使本人得以顺利完成学业和论文．老师渊博的知识、严 谨的治学之风、孜孜不倦的工作精神．实事求是的科研作风，更使我终身受益。在三年的学习 生活中都给予了莫大的关怀与教诲，在论文完成之际，在此谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！．从课题立题、试验过程到论文的完成，课题组布库副研究员、万其号师哥等都曾给与热情 的帮助和悉心的指导，在此一并表示我最诚挚的谢意！同时特别感谢中国农业科学院草原研究 牧草收获中试车间所给予试验设备的加工制造！同时，感谢硕士研究生刘志强、李岩、盖磊、李丹婷、张晓菊、项娜、刘刚、邢志刚、童立江、张三强、王丽丽、王栓巧等同学在试验过程中给予的无私帮助！ 最后，向我的家人及其他所有关心，支持和帮助我的老师、同学及朋友表示诚挚的谢意！内蒙古农业大学硕士学位论文４１参考文献１李大鹏，刘向阳．饲草产业化与饲草打捆机的开发【Ｊ】．饲料广角，‘一２００２，ｉ５－‘ｉ ０―１２．２郭庆宏，安宁草业发展现状与趋势中国牧业通讯２００６（０７）：１５－１６．’ ３徐秀英中国牧草收获机械发展现状及其趋势安徽农业科学，２００７，３５（８）：２５０６－２５０８．４裴进灵饲草收获加工机械的现状及发展趋势５当代农机２００７（０７）：１２－１４．汤灵姿，卜繁超．关于引进国外牧草机械的思考【Ｊ】．新疆畜牧业，２００４（３）：１２－１４．６赵洪刚，于建国．牧草压捆机设计理论探索和Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ仿真【Ｊ】．农机化研究，２００６（１１）：１１ ３－１１６．７徐秀荚，张维强．对我国牧草生产机械化现状及发展机遇的思考【Ｊ】．中国农机化，２００４（３）：１４－１６． ８ Ａｒｅｈｉｅ Ａ．Ｓｔｏｎｅ，Ｈａｒｏｌｄ Ｅ．ｇｕｌｖｉｎ．ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＦＯＲ ＰＯＷＥＲＦＡＲＭＩＮＧ【Ｍ】．ＮｅｗＹｏｒｋ：ｌｏｈｎＷｉ ｌｅｙａｎｄ Ｓｏｎｓ．Ｉｎｃ．１９７７：３９６―４２３． ９ ＣＬＩＮＴＯＮ ０．ＪＡＣＯＢＳ，ＷＩＬＬＩＡＭ Ｒ．ＨＡＲＲＥＬＬ，Ｇ１ｅｎ Ｃ．Ｓｈｉｎｎ．Ａｇｒｉｅｕｌｔｕｆａｌ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄＭａｃｈ［ｎｅｒｙ【Ｍ】．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｅＧＲＡＷ－ＨＩＬＬ ＢＯＯＫ ＣＯＭＰＡＮＹ，１９８３：３８ ３－３９５．１０杨诗军，姚文席．凯斯８５４５与Ｗｅｉｇｅｒ ＡＰ一５３０牧草方捆机打结器结构及效能比较［Ｊ】．机 械研究与应用，２００６，２：９３．１１ １２７４７型方捆干草打捆机的特点【Ｊ】．新疆农机化，２００３，（１）：５９．刘伟峰，王春光．捡拾器实验台的研制【Ｊ】．内蒙古农业大学学报，１９９７（２）：７７－８１．１３道尔吉，郑刚．打结器实验台的模拟设计【Ｊ】．农业机械学报，１９８９（２）：８５－８８． １４孙桓，陈作模．机械原理［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００１．１５濮良责，纪名刚，机械设计【Ｍ】Ｍ．北京：高等教育出版社，２００１． １６周开勤．机械零件手册（第五版）【Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００１．１７ １８ １９ＪＢ／Ｔ ５１０２１－１９９９，方草捆压捆机打结器可靠性考核方法（内部使用）．ＪＢ／Ｔ ９７０２―１９９９，捡拾压捆机打结器技术条件．苏刚，史建新，葛炬．基于逆向工程的方捆机打结器空间角度测量［Ｊ】．农业机械学报，２００８，６：８１－８３．２０苏刚，史建新，程新平．逆向工程在方草捆打捆机打结器设计中的运用［Ｊ】．农机化研究，２００６，７：１７７－１ ７９．２１黄圣杰，王俊祥．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ２００ｌ高级开发实例ｆＭ】．北京：电子工业出版社，２００２． ２２祝凌云，李斌．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ运动仿真和有限元分析【Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２００４． ２３恒盛杰资讯．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中文野‘Ｘ．版ＡｋＡ．ｆ＇Ｉ到精通［Ｍ】．北京：中国青年出版社，２００７． ２４张云杰，白晶．Ｐｒｏ／ＥｎｇｉｎｅｅｒＷｉ ｌｄｆｉｒｅ２．０机械设计【Ｍ】．北京：中国林业出版社：北京’希望电子出版社，２００６．３．２５二代龙震工作室．Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉ ｓｍ／ＭＥＣＩＩＡＮＩＣＡ 北京：电力工业出版社，２００６．Ｗｉｉｄｆｉｒｅ２．０机构／运动／结构／热力分析［Ｍ】．４２Ｄ型打结器动作功能分析研究２６ ２７ ２８卡那沃依斯基［波兰】．收获机械【Ｍ】Ｍ．北京：中国农业机械出版社，１９８３．万其号，布库，张志毅．Ｄ型打结器的结构及运动分析［Ｊ】．农机化研究，２００９（４）：１ ７－１９．陈正清，王聪明，白雪明，马历子．９ＫＪｌ．４Ａ捡拾压捆机打结机构的使用调整…．现代农业，１９９８，９：３８．２９ ３０ ３１张莹．机械设计基础（Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９７．７．魏兵，熊禾根，机械原理【Ｍ】．武汉：华中科技大学出版社，２００７．３．Ｔｗｉｎｅ ｋｎｏｔ ｔｅｌ＂ｆｏｒ ｂａｌ ｉｎｇ ｐｒｅｓＳｅＳ［ＥＢ／ＯＬ】．ｈｔ ｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｒｅｅｐａｔｅｎｔ ｓｏｎｌ ｉｎｅ．ｃｏｍ／４７３５４４６．ｈｔｍｌ． Ｄｏｕｂｌｅ ｋｎｏｔ ｔ ｉｎｇ ｓｙｓ ｔｅｍ ｆｏｒａｌｌａｇｒ［ｃｕｌ ｔｕｆａ ｌ ｂａ ｌｅｔ【ＥＢ／ＯＬ】．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｒｅｅｐａｔｅｎｔ ｓｏｎＩｉｎｅ．ｃｏｍ／７２９６８２８．ｈｔｍｌ．内蒙古农业大学硕士学位论文４３作者简介黄伟，男，汉族，１９８３年８月出生于内蒙古乌兰浩特市：２００６年７月毕业于内蒙古农业大 学机电工程学院机械设计制造及其自动化专业，获工学学士学位．２００６年９月至２００９年６月 在内蒙古农业大学机电工程学院机械设计及理论专业攻读硕士学位，师从张志毅教授，研究方 向为产品设计理论与方法．攻读硕士期间以第一作者在核心期刊《农机化研究》２００９年第九期 发表论文一篇：通过国家英语六级考试；参加了中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资 金（中国农业科学院草原研究所）的资助项目《“打结器”的设计与制造》；还参加了农业部“９４８” 项目《捡拾压捆机、打结器及制造技术后续推广）），主要参与了工程图及三维零件图的制作与装配（利用ＰＲＯ－Ｅ软件）。D型打结器动作功能分析研究作者： 学位授予单位： 黄伟 内蒙古农业大学相似文献(1条) 1.期刊论文 黄伟.张志毅.刘智强.布库.万其号.李丹婷.Huang Wei.Zhang Zhiyi.Liu Zhiqiang.Bu Ku.Wan Qihao. Li Danting D型打结器Pro/Engineer仿真及动作功能分析 -农机化研究)对D型打结器主要部件的构成及其功能进行了描述,利用Pro/E软件对打结器各元件进行装配,并对其打结装置进行机构的运动模拟仿真.把打结器复杂 的打结动作总结为4个打结阶段,最后对打结器主要机构所完成的动作及功能进行了分析,为国内设计制造D型打结器及打结器后续改进进行了前期理论基 础工作.本文链接：http://d..cn/Thesis_Y1474038.aspx 授权使用：洛阳工学院（河南科技大学）(wflskd)，授权号：751dae73-373c-4d85-b351-9ee0 下载时间：日
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