畜牧业是人类生活中不可或缺的一部分，不仅衣食住行与其息息相关，人类能够发展到今天更是与其有着密不可分的联系。对于我国来说，畜牧业的发展成果在近二十年来是有目共睹的。集割草与打包于一体的机械，主要是以牧草的收获机械为主，针对田间杂草而设计的机械较为少见。

国外用于畜牧类喂养产品的收获，也就是牧草的收获机已经发展了一百多年，目前任然处于该领域的最前端。

相比于国外完备的畜牧业体系，国内研究的发展现状主要归结于三点：

1、有关牧草收获机械的发展起步晚；

2、存在牧草机械产品成套性差的劣势；

3、高度自动化的牧草收获生产中，还存在牧草机械产品技术水平低的劣势

因此，设计一款小型，能同时进行除草以及牧草收获的机械正是目前所需，并且在进行割草的同时对草进行捆绑打包。既完成了除草，又能方便草的运输，对于中小型牧草种植以及牲畜养殖的农户来说是非常实用的。

一台完整的机械装置往往都是由各式各样的机构构成。本设计主要是为了完成草的切割以及捆绑打包。通过设计与分析，最终确定了如下图所示的机械装置。该装置主要由割草机构、卷草机构、压缩机构、捆绑机构、闸门机构、卸料机构等组成。为了完成草的的切割到打包，主要设想了以下几个步骤：通过割草机构对草进行切割；在卷草机构的作用下，被切掉的草集中到收集箱；收集箱未集满时捆绑机构开始运动，将PET打包带缠绕至压缩机构，并将其切断、加热以及烫压，使其成一个圆环；收集箱集满时，压缩机构下压，将圆环绕在收集好的草上，完成草的捆绑打包；收集箱闸门打开，卸料机构将草卸出。

目前，除草机械装置的配置形式分为侧置、前置以及后置三种。机器的工作地形复杂，因此不宜采用侧置式。车轮的碾压后的草不易切割，因此也不易采用后置。

切割方式有旋转式、往复式以及链枷式。旋转式切割：通过高速旋转的刀盘带动刀片、塑料绳等来进行草的切割。其工作时由于离心力的作用，被割掉的草往往会沿刀片的转动方向运动，造成草的四处飞溅。并且，旋转式割草刀具在工作时边缘程圆弧状，受刀片半径的影响，切割面积有限，割幅超过60cm时惯性和振动过大，危险性高。往复式割草对草进行切割的方法主要是依靠切割定刀与切割动刀之间的相对剪切运动。其具有的优点是功率消耗低、割茬整齐，切割时对牧草的损失较小以及使用方便等，适用于大面积的切割。链枷式则是直接将草打碎，不易对草进行收集。

综合以上的分析，除草机械装置选用前置式往复切割刀进行设计。（如下图）

初步设定割幅为1米，定刀如图2-2所示锯齿大端宽度为2cm，锯齿总共53齿，其中有效工作锯齿49齿，采用两端固定的方式，通过螺栓连接到车架上。动刀如图2-3所示总共52齿，有效工作齿数51齿。动刀与定刀之间运动副为低副，主要采用面与面接触，因此，用于切割的零部件必须具有较高的强度、锋利度、耐磨性、抗冲击韧性，因此必须采用高强度优质钢材，因此材料选用65Mn弹簧钢。

卷草机构采用滚筒式如图下图所示，由电动机带动滚筒转动，滚筒上的各个圆杆进行卷草，将已经被切割的草卷向收集箱，达到收集目的。为了使圆杆更耐用，在滚筒外圈设计了圆环，将各个圆杆连接起来。卷草工作进行的好坏，直接关系到后续工作能否正常的进行，因此，卷草器采用双卷草器，其简易安装示意图如下图2所示，采用同步运行的方法，左右滚筒圆杆与圆杆之间相互交错叠加，既是为了左右卷草器不会存在相互影响的情况，也是为了在进草通道之间形成一个相对密封的环境。本机构加大了卷草器直径，使其存在三个相对密封环境，以此使机构更好的完成卷草工作。

为了方便除草之后的运输工作，本装置还设计了对草进行捆绑打包的捆绑机构如下图所示，

其结构分为置带盘、送带机构、剪切机构、加热夹紧机构以及夹紧缠绕机构，其中，置带盘作用是用于放置PET打包带。设想：送带机构运行，将PET打包带输送到夹紧环绕机构；该机构将PET打包带夹紧，并环绕导轨运行到指定位置，将打包带环绕压紧机构一周，当打包带长度足够时，剪切机构将打包带剪断；加热夹紧机构烫片将打包带进行加热，加热到一定程度时烫片退出，并将打包带夹紧，使打包带粘粘在一起，形成圆环；夹紧环绕机构返回初始点，至此，捆绑机构一次运行完毕。

 送带、剪切机构的设计

PET打包带环绕在压缩机构上一圈后为了下一步工作的进行，需要将其剪断。送带机构与加热夹紧机构之间有一个导轨，剪切机构必须处于两者之间，因此，剪切机构必须是小型的。初步设想的剪切方式有两种，一种是通过刀片的旋转进行剪切，一种是通过剪切运动来进行剪切。综合考虑之下，选择使用剪切运动来进行打包带的剪切。送带以及剪切机构的安装示意图如图所示。送带机构主要由联轴器、橡胶圈、支架、减速电机、卷带轮以及打包带导轨组成。其工作原理是减速电机带动主动轮转动，由于摩擦力的存在，完成打包带的传输。支架通过螺栓固定在机架上，为了使剪切机构与送带机构相连，更好的完成送带与剪切工作，因此，在送带机构的支架上设计了与剪切机构相连的两个定位孔。为了增大卷带轮与PET打包带之间的摩擦力，让打包带在传输时不会打滑，因此，在卷带轮外设计了橡胶圈。卷带轮有主动轮与从动轮，

PET打包带的厚度为0.8毫米，因此其上的橡胶圈与橡胶圈之间采用过盈配合。导轨的存在是为了使打包带直接传输到加热夹紧机构，由于打包带需要提前切断，因此，在打包带导轨之上开有剪切槽。

剪切机构的设计

剪切机构如下图所示：支架、剪子、减速电机、连杆、凸轮和板簧组成。其工作原理是减速电机-带动凸轮转动，凸轮转动时，其轮廓将迫使剪子做往复摆动，从而使剪子完成剪切工作。主动剪与从动剪之间采用连杆连接，从而达到同时运动的目的。为了使该机构在完成剪切工作之后使剪子张开，在剪子与剪子之间增加了板簧，依靠弹力使剪子张开。

加热夹紧机构的设计

加热夹紧机构如下图所示：主要由减速电机、齿轮、齿轮杆、连杆、夹子、加热烫片、烫片夹紧块、传动柱、支架、弹簧、螺帽以及凸轮组成。其工作原理为凸轮将加热烫片顶出为初始工作状态，当PET打包带叠加在加热烫片上时加热烫片通电。将打包带加热到一定程度时凸轮开始运动，在弹簧的作用下加热烫片退出。减速电机带动齿轮，齿轮带动齿轮杆，在齿轮杆的推动下使夹子夹紧加热后的打包带，达到粘粘的目的。

夹紧环绕机构的设计

夹紧环绕机构如下图所示：主要由夹紧机构、导轨以及旋转机构组成。其工作原理为夹紧机构将PET打包带夹紧，旋转机构绕着导轨运行，以此达到将打包带环绕在压缩机构上目的。

夹紧机构主要由支架、连杆、夹子、齿轮杆、齿轮以及减速电机组成。其工作原理为减速电机带动齿轮转动，经过一系列的传动使夹子夹紧打包带。为了防止夹紧机构在夹住打包带后发生打滑现象，因此，在夹持部位添加了凹槽。夹持部位与导轨之间的距离不应太大，因为这样会导致打包环直径过大，容易造成打包环的脱落而不能完成打包工作。夹紧机构需要与旋转机构相连接，因此选用螺栓将夹紧机构与旋转机构连接板相连，如下图。

压缩机构的设计

压缩机构如下图所示：主要由减速电机、齿轮、链轮、链条、传动螺杆、滚动轴承以及压缩板组成。其工作原理是通过减速电机带动齿轮，齿轮与同轴的链轮带动传动螺杆，以此来控制压缩板的升降。螺旋传动之所以能实现传动要求，是因为其利用了螺杆和螺母的螺旋，为了实现机构压缩板的升降以及压缩功能，因此，选用螺旋传动来进行力与运动的传递。本机构的运动形式采用螺杆转动螺母移动的方式，因此选用了四根传动螺杆，螺杆与螺杆必须保持同步运行，才能使压缩板平稳运行。链传动通过链轮和链条传递运动和动力。与带传动相比，其没有弹性滑动，并且在负载过载时出现整体打滑的现象。依靠设想，传动螺杆与传动螺杆必须保持同步运行，因此带传动在此处不适用。同时，为了使整体的摩擦力更小，轴与机架之间都装有滚动轴承，增加传动效率。