1、I全套图纸，加 153893706 目 录摘 要 IHay Cutter Machine DesignII1 前言 .11.1 农业机械在农业现代化中的作用 .11.2 铡草机的应用前景 .11.3 铡草机研究目的及意义 .12 总体设计 32.1 方案的选择 .32.2 整体传动比的分析计算 42.3 进给机构与机架的设计 62.3.1 进给机构的设计 .62.3.2 机架的设计 .63 传动设计 .83.1 电动机的选型 83.2 V 带传动的设计 83.2.1 V 带轮的设计要求 .83.2.2 带轮的材料 83.2.3 V 带轮的结构 .83.2.4 相关计算 93.2.5 带轮的结构
2、设计 113.2.6 V 带轮的结构参数 .113.3 锥齿轮的设计 .123.3.1 选择齿轮材料 123.3.2 选定齿轮精度等级 12II3.3.3 按接触疲劳强度设计小齿轮分度直径 123.3.4 计算主要尺寸与参数 133.4 圆柱齿轮的设计 153.4.1 选定精度等级,材料及齿数 .153.4.2 几何计算 193.4.3 验算 194 轴及其校核 214.1 轴的设计 214.1.1 主轴的设计 214.1.2 传动轴的设计 224.1.3 传动轴、的设计 .224.2 校核 .224.2.1 主轴的校核 234.2.2 调心球轴承的寿命计算 245 破碎机构的设计 .265.
3、1 切刀的设计 .265.1.1 切刀材料 265.1.2 对切刀的要求 265.1.3 选用或设计刀片时应满足的要求 265.1.4 在本次设计中选用外曲线刃口刀进行滑切 265.1.5 刀的滑切与正切分析 265.1.6 钳住物料的条件分析 285.1.7 刀的安装 295.2 破碎辊筒的设计 305.2.1 刀的设计 305.2.2 刀在辊筒上布置的设计 .305.2.3 辊筒的设计 .30总结 .31参考文献 31致 谢 32III多功能铡草机的设计摘 要 设计一种铡草机，它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,
4、经刀齿的划割,切刀的切割,刮刀的进一步破碎,完成加工过程;同时,可利用切碎机构加工藤蔓、秆叶类;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; 切刀; 辊筒IIHay Cutter Machine DesignAbstractThis project is to design a hay cutter machine , in the same transmission from the broken, which is chopped two functions of i
5、nstitution. Crushing institutions is mainly by the cutter tooth board, cutting knife, scraper and rollers material processing tubers. When the cutting knife, the knife blade, cutting the further broken, it compelets machining process. At the same time, it uses chopped agencies processing vines, stem
6、 leaf,and the roller on vines automatic feeding. Removing broken parts, grinding, and toothed as potato starch is quite machines. Therefore, it can satisfy the requirements of the processing and processing potato starch, adapt to the needs of rural breeding.Keywords：Breakers; Cutter; Rolling wheel11
7、 前言1.1 农业机械在农业现代化中的作用农业机械化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。农业机械化是农业科学技术推广应用的重要载体，是农业现代化的必然过程，加快发展农业机械化是推进城镇化建设，全面建设农村小康社会的重要举措，加快发展农业机械化也是保护和提高粮食综合生产能力，增加农民收入的重要措施。一是通过农业机械，可以代替人工，使大量农村劳动力从繁重的农业劳动中解脱出来，使其投入到产业中，增加农民收入；二是通过实施精量播种、机械施肥、秸秆机械还田等机械化节本增效农业技术，降低农业生产成本；三是通过拓宽农机维修、销售服务市场，吸纳农村剩余劳动力。1.
8、2 铡草机的应用前景经过市场调研发现。很少有适合小型养殖场、专业户和个体农户要求的小型铡草机。并且这些青饲料铡草机还具有以下缺点：1. 大多数铡草机只能单独切割块状薯类或茎秆类物料。2. 切割刀刃为直刃、切割刚度低、对多纤维茎秆的切割性能差。3. 用手喂入茎秆类物料安全性差。4. 块料切碎时切碎均匀度差。故我们设计一种能满足小型养殖场、专业户和个体农户要求。切割性能好，操作安全的小型铡草机。 1.3 铡草机研究目的及意义该新型机属于一种多功能的草加工机具，特别适于对块茎，块根类物料的切碎和破碎加工，也可作为薯类淀粉加工机具使用。目前的草加工机具，一般采用一片或多片刀片，在旋转过程中将草切碎；对
9、于块茎类草的加工，则用磨齿片将草磨碎。前者满足了藤蔓，秆叶状草的加工；后者可对块茎2块根类草的加工。作为一般的加工，已是可行的了，但加工后的物料中，浆状体比较多，粒度细小，对块茎类物料的加工，这种情况尤为突出，不利现在推行的青储草技术的应用。青储草工艺对原料的要求，往往要使切碎或破碎后的草保持较好的粒状，特别对含淀粉高的薯类，要求在加工中尽量减少浆状体，更有利于发挥青储草的效益。本实用于新型的目的是提供一种可将块茎，块根类，一次加工成块粒状的切碎机；同时具有藤蔓，秆叶类的切碎机构；还可较方便地更换上磨碎齿板，作为薯类淀粉加工的多功能机具。本实用新型的优点是破碎辊筒上的齿、刀部件，配合作用，减少
10、了对物料的挤压、碰撞的机会，降低了块茎类草加工的浆状体；同时在加工藤蔓、秆叶类草时采用辊压轮进给，大大提高了送料时的人身安全；加之同破碎机构安装在同一传动轴上的切碎机构。即可完成块茎、块根类的加工，又可同时加工藤蔓、秆叶类草。不但简化了设备，又避免了采用不同的传动轴，共用同一动力，操作使用时的麻烦。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀可拆下，换上磨碎齿板，又具有薯类淀粉加工能力。因而它有结构简单，适应性强的特点，能充分满足农村，特别是山区农村推广。32 总体设计2.1 方案的选择 通过比较研究，选定了四种参考方案。方案一：方案一是一种最常见的卧式铡草机，切刀片装在电动机的主轴上，通过电动机提供给刀片
11、的旋转运动来切割，但是缺点是不能切割块茎类草，同时刀片为直刃砍刀，消耗功率大，振动也大。方案二：方案二是立式铡草机，优点是结构紧凑，占用空间小，缺点与方案一一样，对能切割草的种类有限。方案三：方案三是卧式辊筒破碎机，有点是能很好切割块茎，辊筒上的刀片拆卸也很方便，缺点是不能切割藤蔓类，所以他的使用也受到了很大的限制。方案四：方案四是卧式多功能铡草机，优点是即能切割藤蔓类，又能切割块茎类，缺点是，该设计在为了完成切割块茎的目的是，过多装入转动刀片，在拆卸刀片时，非常不便，并且过多的刀片也增加产品的成本。通过分析以上四种方案，吸收各自优点，得到一个即能切割藤蔓类，又能切割块茎类的多功能铡草机。并在
12、设计中，增加了藤蔓类物料的自动进给机构，以提高工作安全性。该机主要由传动轴和装在其一端的 V 带轮，装在其中部的破碎辊筒和切碎刀盘，装在其一端的变速锥齿轮和传动轴上的变速锥齿轮和直齿轮及进给轴、，装在支撑固定它们的机架下部的电动机，主动轮及传动皮带，加之安装在机架上的喂料台，进料斗，机壳等构成，要点是破碎辊筒的滚动面上安装了由刀齿板，切刀，刮刀组成的共同完成对块茎块根类破碎的破碎机构，切碎机构由安装在传动轴一端的切碎刀盘及其上的动刀片，加之固定在机架相应位置上，能在刀盘转动过程中，与动片构成剪切动作的定刀片构成。为使破碎和切碎能同时进行，把破碎辊筒，切碎刀盘装在同一传动轴上。传动轴安装在机架上
13、，动力由机架下部的电动机及其主动轮，通过皮带传给安装在传动轴一端的从动轮，驱动传动轴运转使安装在中部的破碎辊筒及其切刀盘工作。机架上靠切碎刀盘一侧，制作了切碎机构喂料台、自动进给辊压轮及刀盘罩；位于传动轴中部的破碎辊筒上，装有机壳和进料斗，二者用小螺秆连为一体；主动轮与从动轮间套有皮带防护罩；机架下部制作了切碎，破碎物料的出料斗。其中，喂料台，刀盘罩、机壳、进4料斗、皮带防护罩，出料斗均连接固定在机架上。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀等用螺钉固定在滚筒的滚动面上，且使刀齿板和切刀有 5-10 度的螺旋角。这样，就够成一个切碎机。若要作为暑类淀粉加工设备，则可将磨碎齿板替换下破碎辊筒上的刀齿板，
14、切刀和刮刀。磨碎齿板能在辊筒的旋转力带动下，将薯类打磨成浆体，达到加工淀粉的目的。使用时，将藤蔓、秆叶类放在喂料台上，由辊压轮自动将料送入刀盘罩内，动刀片随刀盘的旋转和固定在机架上的定刀片配合，将物料切碎。块茎、块根类则丛破碎辊筒机壳顶部的进料斗送入；在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿划割成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎，切碎或破碎后的物料从出料斗送出。即可满足加工要求。传动原理如图 2-1 所示。图 2-1 传动原理简图1.电动机 2.小 v 带轮 3.v 带 4.大 v 带轮 5.轴承座 6.破碎辊筒 7.主轴 8.切碎刀盘 9.动刀片 10.小锥齿轮 11.大锥齿轮
15、 12.小圆柱齿轮 13.大圆柱齿轮 14.换向圆柱齿轮 15.换向圆柱齿轮 16.传动轴 17.传动轴 18.传动轴 注：图中箭头表示各轴的转动方向2.2 整体传动比的分析计算在本设计中，考虑到实际情况，主轴转速在 400r/min 为宜。以下为具体计算分析过程。因为设计任务提供的电动机是 1500r/min、功率是 0.55kw。根据带轮传动比的要求（一般传动比在 24 为宜）现选传动比为 3.9。则主轴转速为5=1500r/min/3.9=384.6r/min (2-1)n现初步选择辊压轮的直径为 40mm，对切削的物料长度定为 10mm。现在来分析主轴到传动轴、之间的传动比。因为辊压轮
16、的转动是由轴、提供的，所以轴、的转速相等，转向相反。图 2-2 物料进给示意图参考图 2-2 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n2数为 2 次/s。n进给辊压轮设为 转/s。 3V=2 R2 20125.6 mm/s (2-2) 333nV 为料的理论进给速度。则每次刀的切割长度是 L= =62.8 / (2-3)n236.1532由设计要求知切割长度以 10mm 为宜，则62.8 / 10mm32即 / =10/62.8/ =6.28n23主轴与轴、的传动比为 6.28现已知 384.6r/min2则 =61.24r/min3则理论上每秒进料为 V12
17、8.2mm/s6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可以做到的。在主轴与轴、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)。2.3 进给机构与机架的设计2.3.1 进给机构的设计本设计中采用辊压轮对藤蔓类物料进行进给，辊压轮的外缘直径为 ，转速由前面40的总体设计计算可知 V128.2mm/smin/24.613r在本设计中，采用双槽重叠设计，外面钢槽由 3mm 厚的钢板焊成，在槽的两侧用厚钢板加厚，然后镗孔，轴、穿过孔而被支撑，轴、与辊压轮用平键连接。在钢槽内
18、再插一个薄壁进料槽，槽的底面与水平面成 10倾斜。便于送料。详细见图 2-3图 2-3 进料槽及其进给辊压轮1.外钢槽 2.辊压轮 3.薄壁插槽 4.定刀片72.3.2 机架的设计在机架设计中，主体采用 40403 的等边对角钢，均通过用手工电弧焊将其连接。在机架上表面放置一块 10mm 厚的铁板以便固定各零件，在机架的 4 个角上各加焊一块404010 的厚铁板，以便获得足够的强度来安装运动轮。根据各零件的设计尺寸，总观全局对机架进行设计，最后机架整体尺寸为 628540437。83 传动设计3.1 电动机的选型设计的铡草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
19、.再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 的有关规定,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,被广泛应用于冷冻机、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 外形尺寸:295 165 200电动机的安装方式：选择 IBM3 型3.2
20、V 带传动的设计 电动机 V 带轮的设计 主轴 V 带轮的设计3.2.1 V 带轮的设计要求设计 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。93.2.3 V 带轮的结构铸铁制 V 带轮的典型结构有以下几种形式：实心式腹板式孔板式椭圆轮辐式。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； d d300mm 时，
21、可采用腹板式（当 100mm 时，可采用孔板式） ； 300mm 时，可21Dd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 PcaP =KA P=1.1 0.55=0.605KW (3-1)ca12.选取带型 根据 P ，n 确定选用 Z 型3.确定带轮基准直径取主动轮基准直径 d =71mm1d则从动轮基准直径 d =i d =3.9 71=276.9mm (3-2)21取 d =280mm 验算带的速度V= = m/s=5.57120主轮上的包角合适6.计算 V 带的
22、根数 Z(3-7)ldcaKPz)(01由 n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 P =0.31kw , P =0.03kw ，K =0.921011K =1.14l1则 =1.697 (3-8)14.920)3.10(65z取 z=27.计算预紧力 F0F = (3-9)0 2)15.(qvKzvPca1q=0.06kg/m ,故F =49.687584N08.计算作用在轴上的压轴力 F p111F = = =192.3N (3-10)p2sin 10dz3.2.5 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形式，根据带的截型确定轮槽尺寸 ，带轮的其
23、它结构尺寸 所列经验公式计算，确定了带轮的各部分尺寸后，即可1 1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V 带轮的结构参数如表 3-1 表 3-1 V 带轮的结构参数注：电动机 V 带轮L=(1.52)d, B0.396 =48.17265F1ra所以 =750.86N (4-15)1a1r1Y.0P由（4-14） e=34.0.6823=F2r2a所以 N 9384.1YP2a2r2 因轴承运转中有轻度冲击载荷, ,取 1.20.pfpfN N032.912.186.750P1 9.
24、1342.9384.1P2 4. 验算轴承寿命因为 ,所以按轴承 2 所爱力大小进行验算 211 (4-16)h428.1=)9.13402(6.384601=)PC(n60=L 10536326h显然远远大于铡草机的使用寿命 ,所以选用的轴承是合理安全的。265 破碎机构的设计5.1 切刀的设计5.1.1 切刀材料一般采用经过热处理的 T9 碳素工具钢或锰钢。在此选 T9 工具钢5.1.2 对切刀的要求良好的切刀（或称切碎器）应满足要求： 切割质量高，耗用动力小，结构紧凑，工作平稳，安全可靠，便于刃磨，使用维修方便。5.1.3 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 钳住物料，保证切割； 切割功率要小； 切割阻力矩均匀。5.1.4 在本次设计中选用外曲线刃口刀进行滑切5.1.5 刀的滑切与正切分析铡草机械工作时，功耗的大小与切刀的工作方式以及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。
