乐鱼官方体育:家用青饲料切割机说明书doc

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  摘 要 近两年来，饲料加工机械形势看好，国产机型如割草机、搂草机、捡拾打捆机、青饲收获机、铡草机、揉搓机以及乳品机械等的销量大幅度的增加，特别是青贮切碎机在去年出现了供不应求的局面。我国现阶段农机市场上产品繁多、货源充足，农机购机热情空前高涨。然而，据专家分析，我国农机产品还远不能够满足当前农村市场的需求。当前的主要障碍不是农机产品的数量，而是技术性障碍。本文设计的这种青饲料切割机,由装在同一传动轴上的破碎,切碎两种功能的机构构成.破碎机构主要由刀齿板、切刀、刮刀及辊筒构成.加工块茎类物料时,经刀齿的划割,切刀的切割,刮刀的进一步破碎,完成工艺流程;同时,可利用切碎机构加工藤蔓、杆叶类青饲料;并采用辊压轮对藤蔓进行自动进给.拆下破碎部件,换上磨碎齿板,又可作为薯类淀粉初加工机具.因此,既能满足青饲料加工要求,又能加工薯类淀粉,适应农村养殖业的需要。 关键词：破碎；切碎；切刀；辊筒；辊压轮 Abstract Past two years, feed processing machinery optimistic about the situation, the domestic models, such as lawn mower, brush mower, pick up the bander, forage harvester, chaff cutter, kneading machine, and dairy machinery sales increased substantially, especiallysilage chopper in the last year, the supply situation. The range of products on the present stage agricultural market, adequate supply, agricultural machinery purchase unprecedented enthusiasm. However, according to expert analysis, Chinas agricultural products is far from being able to meet the current needs of the rural market. Current of the main obstacles is not the number of agricultural products, but technical obstacles. In this paper, the design of this green fodder cutting machine, mounted on the same drive shaft broken, institutions constitute chopped two functions. The broken bodies of cutter plate and cutter, scraper and roller. Processing tubers materials cross-cut by the cutter, the cutter of the cutting, the scraper is further broken to complete the processing; the same time, chopped institutions processing vines, pole leafy green fodder; and automatic feed roller wheel on the vine. demolition broken parts and put on the ground tooth plate, but also as potato starch, the early processing machinery, therefore, meets the green fodder processing requirements, but also potato starch processing, to meet the needs of rural aquaculture. Keywords: Breakers；Shredding；Cutter ；Roller ；Rolling wheel目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1研究背景和意义 1 1.2 未来市场发展的潜力分析 1 1.3 设计的具体方案的确定 1 1.3.1 设计的具体方案分析 1 1.3.2 设计的具体方案确定 3 2 总体结构设计及原理 4 2.1 总体结构及实现原理介绍 4 2.2 整体传动比的分析计算 5 3 传动设计 7 3.1 电动机的选型 7 3.2 V带传动的设计 8 3.2.1 V带轮的设计的基本要求 8 3.2.2 带轮的材料 8 3.2.3 V带轮的结构 8 3.2.4 相关计算 8 3.2.5 带轮的结构设计 10 3.2.6 V带轮的结构参数 10 3.3 锥齿轮的设计 11 3.3.1 选择齿轮材料 11 3.3.2 选定齿轮精度等级 11 3.3.3 按接触疲劳强度设计小齿轮分度直径 11 3.3.5 小锥齿轮零件图 14 3.4 圆柱齿轮的设计 14 3.4.1 选定精度等级,材料及齿数 15 3.4.2 按齿面接触强度设计 15 3.4.3 按齿根弯曲强度设计 17 3.4.4 几何计算 18 3.4.5 验算 20 4 刀的设计 20 4.1 切割的基本概念 20 4.2 切刀的设计 20 4.2.1 切刀材料 20 4.2.2 对切刀的要求 20 4.2.3 选用或设计刀片时应满足的要求 20 4.2.4 刀片刃口几何形状及常用刀片形状 21 4.2.5 刀的滑切与正切分析 21 4.2.6 钳住物料的条件分析 23 4.2.7 刀的安装 24 4.3 破碎辊筒的设计 25 4.3.1 刀的设计 25 4.3.2 刀在辊筒上布置的设计 25 4.3.3 辊筒的设计 26 5 轴与校核 27 5.1 轴的设计 27 5.1.1 主轴Ⅰ的设计 27 5.1.2 传动轴Ⅱ的设计 28 5.1.3 传动轴Ⅲ、Ⅳ的设计 29 5.2 校核 30 5.2.1 主轴Ⅰ的校核 30 5.3 调心球轴承的寿命计算 36 6 进给机构与机架的设计 38 6.1进给机构的设计 38 6.2 机架的设计 38 结论 39 参考文献 40 致谢 41 1 绪论机械是建设现代农业的重要物质基础，是先进生产力的代表，是提高农业劳动生产率的主要手段。=1500r/min/3.9=384.6r/min 现初步选择辊轧轮的直径为40mm，对切削的物料长度定为10mm。现在来分析主轴Ⅰ到传动轴Ⅲ、Ⅳ之间的传动比。 因为辊压轮的转动是由轴Ⅲ、Ⅳ提供的，所以轴Ⅲ、Ⅳ的转速相等，转向相反。 参考图7现主轴转速设为r/s,由于刀盘上是对称安装的2把动刀片，所以切割次数为2次/s。 图 7 物料进给示意图 进给辊压轮设为转/s。 V=2R＝220＝125.6mm/s V为料的理论进给速度。 则每次刀的切割长度是 L==62.8/ 由设计的基本要求知切割长度以10mm为宜，则 62.8/＝10mm 即 /=10/62.8 /=6.28 主轴Ⅰ与轴Ⅲ、Ⅳ的传动比为6.28 现已知 ＝384.6r/min 则 =61.24r/min 则理论上每秒进料为 V＝128.2mm/s 考虑到在实际中料在传送过成中的打滑，所以上述进料速度在现实中是能做到的。 在主轴Ⅰ与轴Ⅲ、Ⅳ之间有一对锥齿轮的减速和一对直齿轮的减速，考虑到各对齿轮传动比的适宜范围，现取锥齿轮的传动比i=2,圆柱齿轮的传动比i=3(考虑到计算和设计时的方便) 3 传动设计 3.1 电动机的选型 考虑到设计的青饲料切割机适用对象为小型养殖场、专业户和个体农户,故电动机电压应选用220V，考虑到所受的载荷不大，所需动力不是很大,选用小功率的电动机。 综合各方面因素，选用YL系列电动机。 YL系列电动机是新型高效节能产品,具有体积小、容量大、起动及运转性能优越等特点,符合国际标准IEC的有关法律法规，并实现同一机座号单、三相异步电动机等级相同,提高了单、三相电动机的互换性和通用性,被大范围的应用于冷冻机、泵、风机、小型机床以及农副业和家用电器等方面。 电动机的主要参数： 型号:YL801-4 电压:220V 功率:0.55KW 同步转速:1500r/min 频率:50HZ 效率:68% 功率因数:0.92外观尺寸:295165200 电动机的安装方法： 选择B3型 3.2 V带传动的设计 ① 电动机V带轮的设计 ② 主轴V带轮的设计 3.2.1 V带轮的设计的基本要求 设计V带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作面要经过精细加工（表面粗糙度一般应为3.2）以减小带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 3.2.2 带轮的材料 此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为HT200。 3.2.3 V带轮的结构 铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：①实心式②腹板式③孔板式④椭圆轮辐式. 当带轮的基准直径2.5d(d为轴的直径，单位为mm)时，可采用实心式； 300mm时，可采用腹板式（当100mm时，可采用孔板式）；300mm时，可采用轮辐式。 3.2.4 相关计算 已知电动机的额定功率为0.55KW,转速n1=1500r/min,选取传动比为i=3.9,采用普通V带传动. （1）确定计算功率P 由参考资料[1]表8-6查得工作情况系数 KA=1.1,故 P=KAP=1.10.55=0.605KW （2）选取带型 根据P，n 由参考资料[1]图8-9确定选用Z型 （3）确定带轮基准直径 由[1]表8-3和表8-7取主动轮基准直径 d=71mm 则从动轮基准直径 d=i d=3.971=276.9mm 根据参考资料[1]表8-7 取d=280mm 按参考资料[1]式(8-13)验算带的速度 V==m/s=5.5735m/s 带的速度合适 （4）确定V带的基准长度和传动中心距 根据 0.7(dd1+dd2)a2(dd1+dd2), 即245.7 a702 初步确定中心距a=400mm 根据参考资料[1]式(8-20)计算所需的基准长度 Lˊ=2 a+(280+71)+=1378.37mm 根据参考资料[1]表8-2选取带的基准长度Ld=1400mm 由参考资料[1]式(8-21)计算实际中心距 a= a+(+ˊ)/2=400+(1400-1378.37)/2=410.815mm （5）验算主动轮上的包角a 由参考资料[1]式(8-6),得 a=180°- =180°-(280-71)57.5°/410.85=150.747°120° 主轮上的包角合适 （6）计算V带的根数Z 由参考资料[1]式(8-22)知 由n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 查由参考文献[1]表8-5a和参考文献[1]表8-5b,得 P=0.31kw, △P=0.03kw 查参考资料[1]表8-8,得K=0.92 查参考资料[1]表8-2,得K=1.14 则=1.697 取z=2[1] 式(8-22)中 K—————包角系数 K——————长度系数 P——————单根V带的基本额定功率 △P—————计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量 （7）计算预紧力F 由参考资料[1]式(8-23)知 F= 查参考资料[1]表8-4, 得q=0.06kg/m,故 F==49.687584N （8）计算作用在轴上的压轴力F 由参考资料[1]式(8-24), 得 F===192.3N 3.2.5 带轮的结构设计 带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构及形式，根据带的截型确定轮槽尺寸，参考文献[1]表（8-10），带轮的其它结构尺寸可参照参考文献[1]图（8-12）所列经验公式计算，确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。 由以上的计算可知：电动机的V带轮选实心式；主轴V带轮选腹板式。 3.2.6 V带轮的结构参数 注：电动机V带轮 L=(1.5~2)d, B1.5d时，L=B，此处L=28 =(1.8~2)d, d为轴的直径，此处=2d 主轴V带轮 L=（1.5~2）d, 当B1.5d时，L=B,此处L=28 =B 此处=B=7 图 8 V带轮的轮槽尺寸 3.3 锥齿轮的设计 选用直齿锥形齿轮,取锥齿轮传动效率=0.95, 小锥齿轮传动功率为P=0.5225,转速n=384.6r/min.传动比i=2. 3.3.1 选择齿轮材料 小齿轮用45调质,齿面硬度200-230HBS 大齿轮用45调质,齿面硬度170-200HBS 根据齿面硬度中值,按参考资料[2]图17-1中MQ线 选定齿轮精度等级 根据工作情况,选用8级精度 3.3.3 按接触疲劳强度设计小齿轮分度直径 小齿轮传递的转矩T T=9550P/n=95500.5225/384.6=12.97N·m 齿数比 u=i=2 配对材料系数C 查参考资料[2]表17-18,得C=1 载荷系数 根据载荷情况,齿轮精度和齿轮结构位置取K=1.5 (5)许用应力 =0.9=0.9565=509MPa (1)选定小齿轮齿数z 由参考资料[2]图17-18,并根据小齿轮直径,齿面硬度选定z=20,则z= zu=40 (2)确定模数m =52/20=2.6mm 取标准值m=2.5mm (3)计算分度圆直径, =m z=50mm =m z=100mm (4)计算分锥角, =arc tan(z/ z)=arc tan(20/40)=26.565° =90°-=63.435° （5）计算锥距R R===55.9mm （6）计算轮齿宽度b 取=0.33 b=R=55.9=18.447mm 3.3.4 计算主要尺寸与参数 锥齿轮传动参数见表1 表 1 锥齿轮传动参数 参数 代号 参数值 小齿轮 大齿轮 齿形角 20° 20° 大端面模数 m 2.5 2.5 传动比 i 2 2 齿数 z 20 40 分锥角 26.565° 63.435° 分度圆直径 d 50 100 锥距 R 55.9 55.9 齿宽系数 0.33 0.33 齿宽 b 20 20 齿顶高 2.5 2.5 齿高 h 5.5 5.5 齿根高 3 3 齿顶圆直径 54.5 102.2 齿根角 3.07° 3.07° 齿顶角 3.07° 3.07° 顶锥角 29.635° 66.505° 根锥角 23.495° 60.365° 安装距 A 72 53 外锥角高 48.88 22.76 取b=20mm （7）计算齿顶圆直径, ==12.5=2.5mm ===54.59mm =102.2mm （8）计算平均圆周速度 =41.75mm =0.84m/s =0.9=0.9545=491MPa 取小值,所以==491MPa （6）计算小齿轮分度圆直径d =52mm 3.3.5 小锥齿轮零件图 小锥齿轮零件图如图9所示。 图9 小锥齿轮示意图 3.4 圆柱齿轮的设计 选取传动比i=3,工作寿命10年,每天工作1小时,每年工作300天,小齿轮转速=384.6/2=192.3r/min,选取锥齿轮传动效率=0.95,则功率=0.52250.95=0.496375kW 3.4.1 选定精度等级,材料及齿数 选8级精度 由参考资料[1]表10-1 选取小齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为200-230HBS. 选取大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为170-200HBS 选小齿轮齿数=24 选大齿轮齿数 3.4.2 按齿面接触强度设计 由参考资料[1]式(10-9a)得接触强度的设计公式为 （1）确定公式内的各计算数值 试选取载荷=1.3 计算小齿轮传递的转矩 =24.65N·m=2.465N·mm 由[1]表10-7选取齿宽系数 =0.5 由参考资料[1]表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8MPa 由参考资料图10-21d按齿面硬度中值查得小齿轮的接疲劳强度极限为=565MPa, 大齿轮的接疲劳强度极限为=545MPa. 由参考资料式(10-13)计算应力循环次数 由参考资料[1]图10-19查得接触疲劳寿命系数=0.95; =1.0 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1 由参考资料[1]式(10-12),得 =536.75MPa =545MPa (2) 计算 试算小齿轮分度圆直径 ,代入中较小值 =50.58mm 计算圆周速度v =0.51m/s 计算齿宽b =25.29mm 计算齿宽与齿高这比b/h 模数 =50.58/24=2.1mm 齿高 =4.725mm b/h=25.29/4.725=5.35 计算载系数[1] 根据 v=0.51m/s,8级精度,由参考资料图10-8查得动载荷系数[1] 假设,由参考资料[1]表10-3查得=1.2 由参考资料[1]表10-2查得使用系数=1 由参考资料表[1]10-4查得8级精度,小齿轮相对支承皮悬臂时, =1.278 由b/h=5.35,,查参考资料[1]图10-13,得=1.22 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由参考资料[1]式(10-10a),得 计算模数m =54.83/24=2.28m 3.4.3 按齿根弯曲强度设计 由参考资料[1]式(10-5)得弯曲强度的设计公式为 （1）确定公式内的各种计算数值 由参考资料[1]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限 由参考资料[1]图10-18查得弯曲疲劳寿命系数, 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 由参考资料[1]式(10-12)得 =373.2MPa =364MPa 计算载荷系数K =1.58112 查取齿形系数 由参考资料[1]表10-5查得, 查取应力校正系数 由参考资料[1]表10-5查得, 计算大、小齿轮的,并加以比较 小齿轮的数值大,用小齿轮的数值 （2）设计计算 =1.448mm 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要根据弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.448并就近圆整为标准值1.5,按接触强度算得的分度圆直径54.83mm算出小齿轮齿数 =54.83/1.5=36.5 取 大齿轮齿数 这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根疲劳强度,并做到结构紧密相连,避免浪费. 3.4.4 几何计算 （1）计算分度圆直径 圆柱齿轮传动参数见表2 表 2圆柱齿轮传动参数 参数 代号 参数值 小齿轮 大齿轮 模数 m 1.5 1.5 压力角 20° 20° 传动比 i 3 3 齿数 z 36 108 分度圆直径 d 54 162 齿顶高 1.5 1.5 齿根高 1.875 1.875 齿顶圆直径 57 165 齿根圆直径 50.25 158.25 齿距 p 4.71 4.71 齿厚 s 2.355 2.355 齿槽宽 e 2.355 2.355 顶隙 c 0.375 0.375 标准中心距 a 108 （2）计算中心距 （3）计算齿轮宽度 取, （考虑到实际需要） 3.4.5 验算 合适. 4 刀的设计 4.1 切割的基本概念 所谓切割，是指通过机械的方法克服物料内部的凝聚力，并将其分裂成规格划一的块、片、丝、粒及酱状产品的操作的流程。满足切割运动的机器一定要具有两个关键条件，一是切割刀具，另一个是物料的“进给”运动。进给运动系指物料与刀具的相对接触运动。 所谓粉碎，是指用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力并将其分裂的过程。根据所处理物料的尺寸大小的不同，将大块物料分裂成小块者称为破碎，而将小块物料变成细粉者称为粉磨，破碎与粉磨又统称为粉碎。 4.2 切刀的设计 4.2.1 切刀材料 一般都会采用经过热处理的T9碳素工具钢或锰钢。在此选T9工具钢 4.2.2 对切刀的要求 良好的切刀（或称切碎器）应满足下列要求： 切割质量高，耗用动力小，结构紧密相连，工作平稳，安全可靠，便于刃磨，使用维修方便。 4.2.3 选用或设计刀片时应满足的要求 刀片在设计和选用时应满足下列三个方面的要求，即① 钳住物料，保证切割；② 切割功率要小；③ 切割阻力矩均匀。 4.2.4 刀片刃口几何形状及常用刀片形状 切刀的刀刃有直线 各刀刃几何形状 在本次设计中选用（c）外曲线 刀的滑切与正切分析 切割机械工作时，功耗的大小与切刀的工作方式和刀片的特性参数有关，切刀的工作方式有滑切与正切之分。当按滑切工作时，切割阻力小，容易切割，切割时省力，功率消耗也小。当切刀按正切方式工作时，切割阻力大，切割困难，功率消耗也大。下面仅讨论本刀具用到的滑切原理。 图11为切刀滑切示意图。 图 11 切刀滑切示意图 图中BC为回转曲线刃口刀的刀刃，O为刃口曲线的圆心，A点为切割工作点，切刀的回转半径为r。当切刀在传动系统作用下绕刀轴中心P以一定角速度做定轴回转切割运动时，刀刃上工作点A的切割速度为V，显然，VOA，将V分解为过点A切线和法线方向的两个分速度，则称为滑切速度，称为正切（砍切）速度。 与V之间的夹角及为滑切角。当滑切速度不为零时的切割及称为有滑切的切割，简称滑切；当滑切速度为零的切割称为正切或砍切。和和的关系为 /=tan 由图5-2分析可知，滑切角显然不为零，最大为，能实现滑切。 下面用一直刃切刀来进一步阐述滑切省力原理，如图12所示。 图 12 滑切省力原理图 若切刀的楔角为，则正切时，切割速度V就在A点的法线方向，即V垂直于刀刃，切刀正好是以角的楔子楔入物料。滑切时，因切割速度V偏离了刀刃的法线方向，与法线方向产生了一个滑切角，这时切刀的楔入角度由减小到。从上图的几何关系可知 tan=BC/AB tan= tancos 即滑切角越大时，刀刃切入物料的实际楔入角就越小（即实际切割时只是刀刃口在切割），这是大小，切刀受到的法向阻力越小，易于切入，切割省力。因此，要使切割省力，除保证刃口锋利以降低刃口比压（比压为刃口单位面积的压力，与刀刃锋利程度有关）外，还须使切割为滑切，这正是利用了滑切省力的原理。 此外，刀刃口的表面即使看起来光滑，但由于刀片在加工时的精度问题，在显微镜下观察，刃口也呈现锯齿状的“微观齿”。滑切时，这些尖锐的“微观齿”就像锯子一样将物料纤维切断，这是滑切较正切省力的另一原因。 4.2.6 钳住物料的条件分析 滑切也可大致分为有滑移的滑切和无滑移的滑切两种。切割时当动刀片与静刀片之间的夹角达一定值时，物料就会产生沿刃口向外推移的现象，这叫有滑移的滑切。出现这样一种情况对稳定切割是不利的，所以应当尽可能的避免此种情况的出现。 下面以两种不同钳住角切割物料的受力情况来分析钳住物料，保证稳定的切割条件。下图13表示了不同钳住角切割物料时物料的受力情况。 图 13 不同钳住角的物料受力分析图 图13中AB为动刀片刃口，CD为定刀片刃口，夹角为动、定刀片对物料的钳住角，也称推挤角。假定以两种钳住角切割时的摩擦角均为。 AB为动刀片刃口；CD为定刀片刃口；为动、定刀片对物料的钳住角，又称推挤角；为动刀片对物料产生的正压力；为定刀片（或支撑面）对物料产生的正压力；、为动、静刀片与物料在切割点处的摩擦力；为两种钳住角切割时物料与动、静刀片间的摩擦角。 由图13(a)知，由于此时,两个支撑反力的合力的合力F将把被切物料沿刃口向外推出，即在切割时产生滑移，不能确保稳定切割。 由图13(b)知，由于此时。的合力F指向刃口里面，即切割时合力F将把被切物料沿刃口向里面推，切割时不会产生滑移，能保证稳定切割，提高效率。 由此可知，保证钳住物料稳定切割的条件是：钳住角须小于物料与定刀片之间摩擦角之和， 在本设计中刀与料的相对位置图如图14所示，进行钳住物料条件的分析 图 14 刀与料的相对位置图 由图14可知，切刀在旋转过程中，的最大值为，同时由经验可知，通常＝，＝，所以只要小于就可以了，显然以上设计是满足规定的要求的，刀的安装也是合理的。 4.2.7 刀的安装 曲线安装在刀盘P上，通过调节螺栓1、2、3、4来调整动刀片与定刀片的间隙。具体如下图15所示。 1、4六角螺栓 2、3 沉头螺栓 图 15 切刀简图 4.3 破碎辊筒的设计 4.3.1 刀的设计 在破碎辊筒刀的设计中才用了改进的齿刀配合设计，在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿刮划成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎。齿刀

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