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I 吉 林 工 商 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目名稱 飼草切碎機設(shè)計 院 系 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 年 月 日 II 摘 要 飼草切碎機主要用于飼草原料切碎 主要由電機 傳動裝置 進料裝置 切碎裝 置 出料裝置 機架等組成 本次設(shè)計主要針對飼草切碎機進行設(shè)計 首先 通過對飼草切碎機結(jié)構(gòu)及原理進 行分析 在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案 接著 對主要技術(shù)參數(shù)進行了計算選 擇 然后 對各主要零部件進行了設(shè)計與校核 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了 飼草切碎機總裝圖及主要零部件圖 通過本次設(shè)計 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識 如 機械原理 機械設(shè)計 材料力學(xué) 公差與互換性理論 機械制圖等 掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 飼草 切碎 絞龍 設(shè)計 III Abstract The green fodder cutting machine is mainly used for cutting the green fodder raw material which is mainly composed of a motor a transmission device a feeding device a cutting device a discharging device a machine frame etc This design mainly aims at the design of the green feed cutting machine Firstly through to green fodder cutting machine structure and principle were analyzed This analysis is proposed based on the overall structure of the program then the main technical parameters were calculated to select then of the main parts were designed and checked Finally through the AutoCAD drawing software drawn green fodder cutting machine assembly and major parts of the map Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work in life is of great significance Keywords Green feed Cutting Auger Design IV 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1 1 研究背景及意義 1 1 2 飼草切碎機類型 1 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 2 總體方案設(shè)計 4 2 1 方案設(shè)計 4 2 2 工作原理分析 4 3 進料及切碎裝置設(shè)計 5 3 1 電機的選擇 5 3 2 總體動力參數(shù)計算 5 3 2 1 傳動比計算 5 3 2 2 各軸的轉(zhuǎn)速 5 3 2 3 各軸的輸入功率 5 3 2 4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 6 3 3 V 帶傳動的設(shè)計 6 3 3 1 V 帶的基本參數(shù)計算 6 3 3 2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 8 3 4 齒輪傳動設(shè)計 8 3 4 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 8 3 4 2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 9 3 4 3 按齒根彎曲強度設(shè)計 10 3 4 4 幾何尺寸計算 11 3 4 5 驗算 12 3 5 軸及軸承 鍵的設(shè)計 12 3 5 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 12 3 5 2 強度校核計算 13 3 6 切碎刀的設(shè)計 14 3 6 1 切碎刀的基本結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 14 3 6 2 刀的安裝 18 3 7 進料螺旋攪龍設(shè)計 18 4 出料裝置及機架的設(shè)計 19 V 4 1 蝸桿減速機的選擇 19 4 2 V 帶傳動設(shè)計 20 4 2 1 V 帶的基本參數(shù)計算 20 4 2 2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 22 4 3 出料螺旋攪龍設(shè)計 22 4 4 機架設(shè)計 23 總 結(jié) 24 參考文獻 25 致 謝 26 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 1 緒論 1 1 研究背景及意義 近兩年來 飼料加工機械形勢看好 國產(chǎn)機型如割草機 摟草機 撿拾打捆機 青飼收獲機 鍘草機 揉搓機以及乳品機械等的銷量大幅增加 特別是青貯切碎機在 去年出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面 我國現(xiàn)階段農(nóng)機市場上產(chǎn)品繁多 貨源充足 農(nóng)機購機 熱情空前高漲 然而 據(jù)專家分析 我國農(nóng)機產(chǎn)品還遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前農(nóng)村市場的需求 當(dāng)前的主要障礙不是農(nóng)機產(chǎn)品的數(shù)量 而是技術(shù)性障礙 飼料加工機械是建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ) 是先進生產(chǎn)力的代表 是提高農(nóng) 業(yè)勞動生產(chǎn)率的主要手段 隨著國家惠農(nóng)政策的不斷出臺 我國現(xiàn)階段農(nóng)機市場上產(chǎn) 品繁多 貨源充足 農(nóng)機購機熱情空前高漲 國產(chǎn)機型如割草機 摟草機 撿拾打捆 機 青飼收獲機 鍘草機 揉搓機以及乳品機械等的銷量大幅增加 特別是青貯切碎 機在去年出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面 然而 據(jù)專家分析 我國農(nóng)機產(chǎn)品還遠(yuǎn)不能滿足當(dāng) 前農(nóng)村市場的需求 當(dāng)前的主要問題不是農(nóng)機產(chǎn)品的數(shù)量 而是技術(shù)性與實用性的問 題 在此基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)生活實際設(shè)計一個小型家用飼草切碎機 其結(jié)構(gòu)簡單 操作 方便 經(jīng)濟實惠 能夠滿足大多數(shù)個體戶的需要 1 2 飼草切碎機類型 通過查閱資料 目前飼草切碎機主要如下四類 1 臥式切碎機 圖 1 1 所示是最常見的臥室切碎機 砍刀片裝在電動機的主軸上 通過電動機提 供給刀片的旋轉(zhuǎn)運動來切碎飼草 但是缺點是不能切碎塊莖類飼料 同時刀片為直刃 砍刀 消耗功率大 振動也大 2 立式切碎機 圖 1 2 所示是立式切碎機 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊 占用空間小 缺點與方案一一樣 對能切碎飼料的種類有限 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 圖 1 1 臥式切碎機 圖 1 2 立式切碎機 3 臥式輥筒切碎機 圖 1 3 所示是臥式輥筒破碎機 有點是能很好切碎塊莖 輥筒上的刀片拆卸也很 方便 缺點是不能切碎藤蔓類飼草 所以他的使用也受到了很大的限制 4 臥式多功能切碎機 圖 1 4 所示是臥式多功能切碎機 優(yōu)點是即能切碎藤蔓類 又能切碎塊莖類 缺 點是 該設(shè)計在為了完成切碎塊莖的目的是 過多裝入轉(zhuǎn)動刀片 在拆卸刀片時 非 常不便 并且過多的刀片也增加產(chǎn)品的成本 圖 1 3 臥式輥筒切碎機 圖 1 4 臥式多功能切碎機 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來 隨著畜牧業(yè)迅速發(fā)展 80 以上的天然草場有不同程度的退化 牧草產(chǎn) 量下降 35 73 草地 有 效 利 用 面 積 減 少 240 萬 h m 2 再加上盲目墾殖 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 不合理的水利設(shè) 施建設(shè)等 加速了草場退化 沙化和堿化 導(dǎo)致草場生態(tài)環(huán)境惡化 我國畜牧業(yè)生產(chǎn)值占業(yè)總產(chǎn)值的比重約為 25 30 而發(fā)達國家早在 70 年代總產(chǎn)值 60 以上 尤其是牧業(yè)生產(chǎn)加工非常發(fā)達 然而我國的牧業(yè)生產(chǎn)幾乎空白 制約牧業(yè)發(fā)展的 關(guān)鍵問題是沒有形成很好的牧業(yè)加工機械 而是牧業(yè)加工機械的基礎(chǔ)是飼草生產(chǎn)加工機 械 隨著人民生活的提高 飼草加工業(yè)發(fā)展迅速 我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展有力地促進了飼 草收貯和草品加工技術(shù)的發(fā)展 特別是飼草收貯和草產(chǎn)品加工技術(shù)的發(fā)展 當(dāng)前加大 飼草加工機械的開發(fā)和研究力度依然是我國畜牧業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急 西部大開發(fā)和 畜牧業(yè)進一步發(fā)展的需要 飼草飼料機械化已成為急需解決的問題 美國 英國 加 拿大等經(jīng)濟發(fā)達國家 經(jīng)歷了 20 世紀(jì)種植業(yè)基本機械化及 60 70 年代畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖 業(yè)基本機械化后 90 年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進入高度機械化 現(xiàn)代化階段 農(nóng)業(yè)機械 正向大型 高速 低耗 自動化和智能化發(fā)展 美國已成為世界上農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率最 高的國家之一 而對于飼草切碎機械 由于種植區(qū)域的限制 國外研究資料很少 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 2 總體方案設(shè)計 2 1 方案設(shè)計 根據(jù)上述飼草切碎機類型 本次設(shè)計的飼草切碎機采用如下結(jié)構(gòu) 圖 2 1 飼草切碎機方案簡圖 2 2 工作原理分析 工作時 飼草從料斗投入后 首先在輸送螺旋的推動下向右進入切碎滾筒進行切 碎 切碎的飼草落入出料斗在輸送螺旋的推動下送出出料斗 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 3 進料及切碎裝置設(shè)計 3 1 電機的選擇 電動機是標(biāo)準(zhǔn)部件 因為室內(nèi)工作 運動載荷平穩(wěn) 所以選擇 Y 系列一般用途的 全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機 調(diào)查市場上現(xiàn)有飼草切碎機本次選用電機為 Y100L1 4 其額定功率為 2 2KW 滿 載轉(zhuǎn)速為 1420r min 3 2 總體動力參數(shù)計算 3 2 1 傳動比計算 滿載轉(zhuǎn)速 min 1420rnm 取除梗軸轉(zhuǎn)速為 in 60 5rw 故 V 帶傳動比為 58 2 37 605142 wmvi 為使傳動裝置尺寸協(xié)調(diào) 結(jié)構(gòu)勻稱 不發(fā)生干涉現(xiàn)象 選 V 帶傳動比 5 2 帶i 選取滾筒轉(zhuǎn)速為 in 120rng 83 1204 wmgi 考慮結(jié)構(gòu)因素取兩級齒輪傳動比分別為 5i 則 43 1 3 1 ii 6 58 02812iiv 3 2 2 各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 56 241rinm 帶 2 軸 i 8 012i 滾筒 in 3 196 5223 rin 3 2 3 各軸的輸入功率 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 1 軸 kwP12 96 02101 2 軸 08 832 滾筒 94 23 3 2 4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 mNnPT 8 1420 959500 1 軸 5 36 11 2 軸 mNnPT 9 28 09595022 滾筒 153 433 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 mNT 轉(zhuǎn)速 in r傳動比 電機軸 2 2 14 8 1420 1 軸 2 112 35 51 568 2 5 2 軸 2 028 28 99 668 2 0 85 3 軸 1 948 155 9 119 33 5 6 3 3 V 帶傳動的設(shè)計 3 3 1 V 帶的基本參數(shù)計算 1 確定計算功率 cP 已知 kw2 min 1420rnm 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 8 得工況系數(shù) 2 1 AK 則 kwKAc 6 2 選取 V 帶型號 根據(jù) 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 圖 13 15 選用 A 型 V 帶 cPmn 3 確定大 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d80 2 計算大帶輪基準(zhǔn)直徑 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 mdid 2085 02 12 帶 圓整取 誤差小于 5 是允許的 m 4 驗算帶速 ssndv 25 3 510642 3106 帶的速度合適 5 確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 中心距 2 7 021021 dda 初選中心距 m7 2 基準(zhǔn)長度 madaLdd153504 82 80 24 022121 對于 A 型帶選用 mLd16 3 實際中心距 mad 5 72307200 6 驗算主動輪上的包角 1 由 ad 3 57 18012 得 1209 5 73 80 1 主動輪上的包角合適 7 計算 V 帶的根數(shù) zLArKPzc 0 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 3 得 min 142nmmd81 kwP5 0 2 查表得 3i 帶 r kwP1 0 3 由 查表得 包角修正系數(shù) 9 31 93 K 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 4 由 與 V 帶型號 A 型查表得 mLd160 9 0 lK 綜上數(shù)據(jù) 得 1 29 03 1 5 2 z 取 合適 102 z 8 計算預(yù)緊力 初拉力 F 根據(jù)帶型 A 型查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 1 得 mkgq 1 0 NvkzvPc1 24632 51093 52 501 9 計算作用在軸上的壓軸力 QFNZFQ54 239729 153sin6i10 其中 為小帶輪的包角 1 10 V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 mm 傳動比 基準(zhǔn)長度 mm A 801 d2 2 5 1600 中心距 mm 根數(shù) 初拉力 N 壓軸力 N 723 5 2 246 11 2397 54 3 3 2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1 帶輪的材料 采用鑄鐵帶輪 常用材料 HT200 2 帶輪的結(jié)構(gòu)形式 V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān) 小帶輪接電動機 較小 md801 所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪 3 4 齒輪傳動設(shè)計 3 4 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 采用 7 級精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 45 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材 料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取126 5 i 12 Z 則實際傳動比 012 傳動誤差小于 5 合適 3 4 2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計算數(shù)值 a 試選載荷系數(shù) tK b 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 9 281 c 小齒輪相對兩支承非對稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d d 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 89MPaZE e 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限 52 f 由式 6 11 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 102 83 6806 hjLnN9212 5 g 由圖 6 16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 8 01 NZ 02 NZ h 計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN528608 lim1 ZH 692 li2 i 計算 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 3 54 068 9 346 029731 21 計算圓周速度 v snvt 97 608 541 061 計算齒寬 b mdt 32 1 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) Zmtnt 7 20541 齒高 3 645 4529 hbmnt 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級精度 查得動載荷系數(shù)smv 9 0 05 1 VK 假設(shè) 由表查得NFtA1 H 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 1 A 由表查得查得 87 FK 故載荷系數(shù) 689 127 0 HV j 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mdtt 5 93 1 6 354 31 k 計算模數(shù) Zm 20 9 1 3 4 3 按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaE501 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 F382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 85 01 NZ8 02N 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式得 MPaSFENF 9 326 5081 ZFEF 7 122 計算載荷系數(shù) 382 10 8 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 91 2aY 2Fa 3 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 Sa7 2Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 FSa 0149 2637 62 59121 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設(shè)計計算 mm62 0149 241 83 3 對比計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算 的模數(shù) 可取有彎曲強度算得的模數(shù) 2 62 并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 3mm 按接觸強度算得的分度圓直徑 d25 91 算出小齒輪齒數(shù) 取 73 1 Z201 Z 大齒輪齒數(shù) 取06 52 i 2 3 4 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mZd361202 2 計算中心距 mda1982 360 2 1 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 3 計算齒寬寬度 取 35mmmdb360 1 3 4 5 驗算 NdTFt 486307291 合適mbKtA 10 25 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20 112 2 模數(shù) m 3mm 3 分度圓直徑 21dm36 0 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 75 3 6 全齒高 hm 6 7 頂隙 c0 8 齒頂圓直徑 21 d342 9 齒根圓直徑 43f 5 8 10 中心距 am19 3 5 軸及軸承 鍵的設(shè)計 3 5 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1 軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP2 min 5681rn NT 51 31 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù) 3PdCn 機械設(shè)計表 11 3 取 于是得 12 md35 17682 31 該處開有鍵槽故軸徑加大 5 10 且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 直徑 取 1dm36 L301 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 a 為了滿足大帶輪的軸向定位的要求 2 軸段左端需制出軸肩 軸肩高度軸肩高 度 取 故取 2 段的直徑 長度 h07 hmd38 mL302 b 初步選擇滾動軸承 因軸承只受徑向力的作用 故選用深溝球軸承 根據(jù) 查機械設(shè)計手冊選取 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承 6208 故md382 軸承采用軸肩進行軸向定位 軸肩高度軸肩高度 取47 dh7 因此 取 hd464 c 齒輪處由于齒輪分度圓直徑 故采用齒輪軸形式 齒輪寬度md18 B 20mm 另考慮到齒輪端面與箱體間距 10mm 以及兩級齒輪間位置配比 取 ml74 l6 4 軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表 聯(lián)接大帶輪的平鍵截面 mlhb32810 3 5 2 強度校核計算 1 求作用在軸上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為 根據(jù) 機械設(shè)計 軸的設(shè)計計算部分未md180 作說明皆查此書 式 10 14 則 NtgFdTntrt 75 68207 184a03 23 Np5 9 2 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時 從手冊中查取 a 值 對于 6208 型深溝球軸承 由手冊中查得 a 15mm 因此 軸的支撐跨距為 L1 72mm 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可 以看出截面 C 是軸的危險截面 先計算出截面 C 處的 MH MV 及 M 的值列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NNH143 NF126 NFNV2371 56 C 截面 彎矩 M mLNH 8532 mLaNV 1432 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 總彎矩 mNMVH 16844581222max 扭矩 mNT 07 3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 取 軸的計6 0 算應(yīng)力 MpaWTMca 61 28401 58768 32222 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此70P 故安全 1 ca 4 鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵 A 型 GB T 1096 1979 連接 聯(lián)接大帶輪的平鍵截面 齒輪與軸的配合為 滾動軸承與mlhb32810 Mpap10 76Hr 軸的周向定位是過渡配合保證的 此外選軸的直徑尺寸公差為 m 3 6 切碎刀的設(shè)計 3 6 1 切碎刀的基本結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 所謂切碎 是指通過機械的方法克服物料內(nèi)部的凝聚力 并將其分裂成規(guī)格劃一 的塊 片 絲 粒及醬狀產(chǎn)品的操作過程 滿足切碎運動的機器必須具備兩個關(guān)鍵條 件 一是切碎刀具 另一個是物料的 進給 運動 進給運動系指物料與刀具的相對 接觸運動 1 切刀材料 一般采用經(jīng)過熱處理的 T9 碳素工具鋼或錳鋼 在此選 T9 工具鋼 2 對切刀的要求 良好的切刀 或稱切碎器 應(yīng)滿足下列要求 切碎質(zhì)量高 耗用動力小 結(jié)構(gòu)緊湊 工作平穩(wěn) 安全可靠 便于刃磨 使用維 修方便 3 選用或設(shè)計刀片時應(yīng)滿足的要求 刀片在設(shè)計和選用時應(yīng)滿足下列三個方面的要求 即 鉗住物料 保證切碎 切碎功率要小 切碎阻力矩均勻 4 刀片刃口幾何形狀及常用刀片形狀 切刀的刀刃有直線型與曲線型幾何形狀 如圖 3 1 所示 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 圖 3 1 各幾何形狀刀刃 在本次設(shè)計中選用 c 外曲線刃口刀 進行滑切 5 刀的滑切與正切分析 切碎機械工作時 功耗的大小與切刀的工作方式以及刀片的特性參數(shù)有關(guān) 切刀 的工作方式有滑切與正切之分 當(dāng)按滑切工作時 切碎阻力小 容易切碎 切碎時省 力 功率消耗也小 當(dāng)切刀按正切方式工作時 切碎阻力大 切碎困難 功率消耗也 大 下面僅討論本刀具用到的滑切原理 圖 3 2 為切刀滑切示意圖 圖 3 2 切刀滑切示意圖 圖中 BC 為回轉(zhuǎn)曲線刃口刀的刀刃 O 為刃口曲線的圓心 A 點為切碎工作點 切 刀的回轉(zhuǎn)半徑為 r 當(dāng)切刀在傳動系統(tǒng)作用下繞刀軸中心 P 以一定角速度做定軸回轉(zhuǎn)切 碎運動時 刀刃上工作點 A 的切碎速度為 V 顯然 V OA 將 V 分解為過點 A 切 線和法線方向的兩個分速度 則 稱為滑切速度 稱為正切 砍切 速度 zHz 與 V 之間的夾角 及為滑切角 當(dāng)滑切速度不為零時的切碎及稱為有滑切的切z 碎 簡稱滑切 當(dāng)滑切速度為零的切碎稱為正切或砍切 和 和 的關(guān)系為 Hz tanHz 由圖 3 2 分析可知 滑切角顯然不為零 最大為 能實現(xiàn)滑切 6 0 下面用一直刃切刀來進一步闡述滑切省力原理 如圖 5 3 所示 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 圖 3 3 滑切省力原理圖 若切刀的楔角為 則正切時 切碎速度 V 就在 A 點的法線方向 即 V 垂直于刀 刃 切刀正好是以 角的楔子楔入物料 滑切時 因切碎速度 V 偏離了刀刃的法線方 向 與法線方向產(chǎn)生了一個滑切角 這時切刀的楔入角度由 減小到 從上圖的 幾何關(guān)系可知 tan BC AB tan tan cos 即滑切角 越大時 刀刃切入物料的實際楔入角 就越小 即實際切碎時只是刀 刃口在切碎 這是 大 小 切刀受到的法向阻力越小 易于切入 切碎省力 因HVz 此 要使切碎省力 除保證刃口鋒利以降低刃口比壓 比壓為刃口單位面積的壓力 與刀刃鋒利程度有關(guān) 外 還須使切碎為滑切 這正是利用了滑切省力的原理 此外 刀刃口的表面即使看起來光滑 但由于刀片在加工時的精度問題 在顯微 鏡下觀察 刃口也呈現(xiàn)鋸齒狀的 微觀齒 滑切時 這些尖銳的 微觀齒 就像鋸子 一樣將物料纖維切斷 這是滑切較正切省力的另一原因 6 鉗住物料的條件分析 滑切也可以分為有滑移的滑切和無滑移的滑切兩種 切碎時當(dāng)動刀片與靜刀片之 間的夾角達一定值時 物料就會產(chǎn)生沿刃口向外推移的現(xiàn)象 這叫有滑移的滑切 出 現(xiàn)這種情況對穩(wěn)定切碎是不利的 所以應(yīng)當(dāng)盡可能的避免此種情況的出現(xiàn) 下面以兩種不同鉗住角 切碎物料的受力情況來分析鉗住物料 保證穩(wěn)定的切碎 條件 下圖 3 4 表示了不同鉗住角 切碎物料時物料的受力情況 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 圖 3 4 不同鉗住角 的物料受力分析圖 圖 3 4 中 AB 為動刀片刃口 CD 為定刀片刃口 夾角 為動 定刀片對物料的鉗 住角 也稱推擠角 假定以兩種鉗住角 切碎時的摩擦角均為 21 和 AB 為動刀片刃口 CD 為定刀片刃口 為動 定刀片對物料的鉗住角 又稱推 擠角 為動刀片對物料產(chǎn)生的正壓力 為定刀片 或支撐面 對物料產(chǎn)生的正壓1N2N 力 為動 靜刀片與物料在切碎點處的摩擦力 為兩種鉗住角 切碎時T2 21和 物料與動 靜刀片間的摩擦角 由圖 3 4 a 知 由于此時 兩個支撐反力的合力 的合力 F 將把被 21 21與 切物料沿刃口向外推出 即在切碎時產(chǎn)生滑移 不能保證穩(wěn)定切碎 由圖 3 4 b 知 由于此時 的合力 F 指向刃口里面 即切碎時合2121與 力 F 將把被切物料沿刃口向里面推 切碎時不會產(chǎn)生滑移 能保證穩(wěn)定切碎 提高效 率 由此可知 保證鉗住物料穩(wěn)定切碎的條件是 鉗住角須小于物料與定刀片之間摩 擦角之和 21 在本設(shè)計中刀與料的相對位置圖如圖 3 5 所示 進行鉗住物料條件的分析 圖 3 5 刀與料的相對位置圖 由圖 5 5 可知 切刀在旋轉(zhuǎn)過程中 的最大值為 同時由經(jīng)驗可知 通常 38 所以只要 小于 就可以了 顯然以上設(shè)計是滿足要求的 132 28 50 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 刀的安裝也是合理的 3 6 2 刀的安裝 曲線動刀片 A B 通過螺栓 1 2 3 4 安裝在刀盤 P 上 通過調(diào)節(jié)螺栓 1 2 3 4 來調(diào)整動刀片與定刀片的間隙 具體如下圖 5 6 所示 圖 3 6 切刀簡圖 1 4 六角螺栓 2 3 沉頭螺栓 3 7 進料螺旋攪龍設(shè)計 根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式 60QF 式中 F 被輸送飼草層的橫斷面積 m2 被輸送飼草的堆積密度 kg m3 被輸送物材的軸向輸送速度 m s 料層橫斷面面為 24DFc 式中 D 螺旋直徑 m 充填系數(shù) 其值與物材的特性有關(guān) 見下表中的 K 及 A 的值 c 傾斜修正系數(shù) 見表 4 5 在料槽中 飼草的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗 當(dāng)充填系數(shù)較小 即 5 時 飼草堆積的高度低矮且大部分飼草靠近槽壁并且具有較低的圓周速度 運動的滑 移面幾乎平行于輸送方向 圖 4 10a 飼草顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多 所以 這時垂直于輸送方向的附加飼草流不嚴(yán)重 單位能量消耗也較小 但是 當(dāng)充 填系數(shù)提高 即 13 或 40 時 則飼草運動的滑移面將變陡 圖 4 10b c 此時 在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強 導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 因而 對于水平立式混料機來說 飼草的充填系數(shù)并非越大越好 相反取小值有利 一般取 50 各種微粒飼草的充填系數(shù) 值可參考表 4 4 飼草的軸向輸送速度 按下式計算 60shn 式中 h 螺旋節(jié)距 m ns 螺旋轉(zhuǎn)速 r min 螺距 h 通常為 h1 k1D 式中 k1 螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值 與飼草性質(zhì)有關(guān) 通常取 k1 0 7 1 對 于摩擦系數(shù)大的飼草 取小值 k1 0 7 0 8 對于流動性較好 易流散的飼草 可取 k1 1 表 4 5 傾斜修正系數(shù) c 傾斜角 0 5 10 15 20 c 1 00 0 90 0 80 0 70 0 65 將上式結(jié)合起來 則有 Q 47 ck1D3ns 即 3147sQckDn 1 螺旋直徑 根據(jù)設(shè)計要求該攪龍直徑選用 280mm 即 D 280mm 2 螺距 取 h1 0 5 0 6 D 140 168mm 所以螺距為 160mm 3 軸徑 d 0 2 0 35 D 取 d 0 2D 0 15 280 42mm 所以軸徑為 42mm 3 篩筒設(shè)計 篩筒為圓筒形 篩孔直徑為 15 20mm 材料用薄不銹鋼板制造 4 出料裝置及機架的設(shè)計 4 1 蝸桿減速機的選擇 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 出料攪龍轉(zhuǎn)速不宜過高 本次取 25r min 因此選用傳動比為 29 中心距為 80 的蝸桿減速器 4 2 V 帶傳動設(shè)計 4 2 1 V 帶的基本參數(shù)計算 1 確定計算功率 cP 已知 kw2 min 1420rnm 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 8 得工況系數(shù) 2 1 AK 則 kwKAc 6 2 選取 V 帶型號 根據(jù) 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 圖 13 15 選用 A 型 V 帶 cPmn 3 確定大 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d80 2 計算大帶輪基準(zhǔn)直徑 midd 16082 1 帶 圓整取 誤差小于 5 是允許的 m62 4 驗算帶速 ssndv 25 3 510642 3106 帶的速度合適 5 確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 中心距 2 7 021021 dda 初選中心距 m 2 基準(zhǔn)長度 madaLdd976504 816 80 214 3022220 對于 A 型帶選用 mLd 3 實際中心距 ad 2197610200 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 6 驗算主動輪上的包角 1 由 ad 3 57 18012 得 1209 806 1 主動輪上的包角合適 7 計算 V 帶的根數(shù) zLArKPzc 0 查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 3 得 min 142nmmd801 kwP5 0 2 查表得 2i 帶 r kwP1 0 3 由 查表得 包角修正系數(shù) 9 31 93 K 4 由 與 V 帶型號 A 型查表得 Ld0 l 綜上數(shù)據(jù) 得 62 19 03 1 5 2 z 取 合適 102 z 8 計算預(yù)緊力 初拉力 F 根據(jù)帶型 A 型查 機械設(shè)計基礎(chǔ) 表 13 1 得 mkgq 1 0 NqvkzvPc1 24632 51093 52 501 9 計算作用在軸上的壓軸力 QFNZFQ54 239729 153sin6i10 其中 為小帶輪的包角 1 10 V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 傳動比 基準(zhǔn)長度 mm 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 mm A 801 d62 2 1000 中心距 mm 根數(shù) 初拉力 N 壓軸力 N 212 2 246 11 2397 54 4 2 2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1 帶輪的材料 采用鑄鐵帶輪 常用材料 HT200 2 帶輪的結(jié)構(gòu)形式 V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān) 小帶輪接電動機 較小 md801 所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪 4 3 出料螺旋攪龍設(shè)計 根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式 360QF 式中 F 被輸送飼草層的橫斷面積 m2 被輸送飼草的堆積密度 kg m3 被輸送物材的軸向輸送速度 m s 料層橫斷面面為 24DFc 式中 D 螺旋直徑 m 充填系數(shù) 其值與物材的特性有關(guān) 見下表中的 K 及 A 的值 c 傾斜修正系數(shù) 見表 4 5 在料槽中 飼草的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗 當(dāng)充填系數(shù)較小 即 5 時 飼草堆積的高度低矮且大部分飼草靠近槽壁并且具有較低的圓周速度 運動的滑 移面幾乎平行于輸送方向 圖 4 10a 飼草顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多 所以 這時垂直于輸送方向的附加飼草流不嚴(yán)重 單位能量消耗也較小 但是 當(dāng)充 填系數(shù)提高 即 13 或 40 時 則飼草運動的滑移面將變陡 圖 4 10b c 此時 在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強 導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗 因而 對于水平立式混料機來說 飼草的充填系數(shù)并非越大越好 相反取小值有利 一般取 50 各種微粒飼草的充填系數(shù) 值可參考表 4 4 飼草的軸向輸送速度 按下式計算 60shn 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 式中 h 螺旋節(jié)距 m ns 螺旋轉(zhuǎn)速 r min 螺距 h 通常為 h1 k1D 式中 k1 螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值 與飼草性質(zhì)有關(guān) 通常取 k1 0 7 1 對 于摩擦系數(shù)大的飼草 取小值 k1 0 7 0 8 對于流動性較好 易流散的飼草 可取 k1 1 表 4 5 立式混料機傾斜修正系數(shù) c 傾斜角 0 5 10 15 20 c 1 00 0 90 0 80 0 70 0 65 圖 3 2 不同充填系數(shù)時飼草層堆積情況及其滑移面 將上式結(jié)合起來 則有 Q 47 ck1D3ns 即 3147sQckDn 1 螺旋直徑 根據(jù)設(shè)計要求該立式混合機攪龍直徑選用 100mm 即 D 100mm 2 螺距 h1 D 取 h1 1 5 2 D 150 200mm 所以螺距為 180mm 3 軸徑 d 0 2 0 35 D 取 d 0 24D 0 24 100 24mm 所以軸徑為 24mm 4 4 機架設(shè)計 機架的主要作用為支承與安裝其它各零件 為了節(jié)約成本 機架全件采用焊接件 與螺栓連接 根據(jù)設(shè)計要求 機架焊接的主要零件包括左右機架 加強鋼板 角鐵梁 等部分組成 焊接時主要保證加強鐵與機架的位置要求 同時要保證焊接時不能出現(xiàn) 焊渣 裂縫等現(xiàn)象 機架的材料主要是厚度為 5mm 的角鋼 尺寸為 1435mm 100mm 用等離子切碎機切碎成型后 采用沖壓等方式進行加工 左右機架 分別有一塊加強板進行強度的加強 加強板與左右機架的連接方式是采用螺栓連接 在機架與加強板加工過程中 對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求 左右機架 間采用角鐵梁進行固定 固定方式為焊接 因為此軸流式脫粒機作業(yè)環(huán)境為山地及丘 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 陵地區(qū) 搬運較多 所以為保證人員搬運過程中的安全 在焊接時要保證焊接技術(shù)要 求 要求焊接中不能有焊渣 不得有裂縫等缺陷出現(xiàn) 機架的組裝完成后 機架外露 表面須刷防銹漆 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)中所學(xué)知識的回顧 是對以往所學(xué)知識的綜合運用 鍛煉了我 們的獨立思考能力 獨立解決工程實際問題的能力 畫圖能力 更是從課本中的理論 知識到生產(chǎn)實際的轉(zhuǎn)變 在這之前 雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識 但是還沒 有機會來運用和掌握這些東西 通過這次實踐 我對機械設(shè)計過程都有了全面的了解 設(shè)計 計算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和提高 也使我對機械產(chǎn)生了更加 濃厚的興趣 更堅定了我從事機械行業(yè)的信心 設(shè)計初期 我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載 了許多相關(guān)的文獻資料 對飼草切碎機有所了解 然后開始準(zhǔn)備我的開題報告 任務(wù) 書和文獻綜述 在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中 我也遇到了很多困難 經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修 改才把總體方案給確定下來 開始畫圖等工作 設(shè)計期間得到了我的指導(dǎo)老師的幫助 我覺得從與老師的溝通過程中 我能學(xué)到很多東西 老師可以從另外一個角度來啟發(fā) 我 給了我很多幫助 鼓勵和指導(dǎo) 通過這段時間的設(shè)計 我已基本按照設(shè)計要求完 成飼草切碎機的設(shè)計 但是由于本人知識水平有限 又沒有實際工作經(jīng)驗 本設(shè)計中 定存在不足之處 敬請老師同學(xué)批評指正 提出寶貴意見 以便及時糾正 當(dāng)然 我 知道整個畢業(yè)設(shè)計還沒有結(jié)束 因為還需要答辯 還要有答辯老師的提問與意見 我 的畢業(yè)設(shè)計才能最終畫上句號 因此 我還需要繼續(xù)努力 認(rèn)真準(zhǔn)備答辯 仔細(xì)檢查 我的論文 更好的完善 為我的大學(xué)畫上一個圓滿的句號 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 參考文獻 1 潘樹良 小型爪式粉碎機常見故障 J 農(nóng)機具之友 2007 03 2 段長勇等 發(fā)展飼料玉米優(yōu)化農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu) J 飼料與畜牧 2010 1 28 29 3 王三民 機械原理與設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 4 機械設(shè)計手冊編委會 機械設(shè)計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 5 食品工業(yè)與設(shè)備 M 中國輕工業(yè)出版社 2000 6 王三民主編 機械原理與課程設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 7 成大先主編 機械設(shè)計手冊 單行本 減 變 速器 電機與電器 M 北京 化學(xué)工業(yè)出 版社 2004 8 王世剛主編 機械設(shè)計實踐 M 哈爾濱 哈爾濱工程大學(xué)出版社 2003 9 成大先主編 機械設(shè)計手冊 單行本 機械傳單 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 10 王三民 諸問俊主編 機械原理與設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 11 劉品主編 機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ) M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)出版社 2004 12 工程制圖基礎(chǔ) 武漢理工大學(xué)等五院校 工程制圖基礎(chǔ) 編寫組編 M 北京 高等教育出版 社 2003 13 農(nóng)產(chǎn)品加工機械 M 長沙 湖南科技出版社 2002 14 Doughty S mechanics of Machines New York Johh Wiley Sons Inc 2010 3 15 Jensen P W Classical and Modern Mechanisms for Engineers and Inventors New York Marcel Dekker 2012 3 吉林工商學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這短短的四年里 讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友 工作 嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師 畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的 精心指導(dǎo) 在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感 謝 首先 向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡量 抽出時間對我們進行指導(dǎo) 時刻關(guān)心我們的進展?fàn)顩r 督促我們抓緊學(xué)習(xí) 老師給予 的幫助貫穿于設(shè)計的全過程 從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作 他都給予了指導(dǎo) 不僅使我學(xué)會書本中的知識 更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法 其次 要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們 以及同學(xué)們以誠摯的謝意 在整個 設(shè)計過程中 他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷 更重要的是為我們提供不少技術(shù)方 面的資料 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝 總之 本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果 在設(shè)計的一個月里 我們合作 的非常愉快 教會了大我許多道理 是我人生的一筆財富 我再次向給予我?guī)椭睦?師和同學(xué)表示感謝