毕业设计（论文）-滚刀式铡草机设计（含全套CAD图纸）.doc

由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706滚刀式铡草机设计学 生: 指导老师： 摘 要：本文综述了铡草机对于现代农业生产中草料秸秆资源的利用的背景，以及滚刀式铡草机设计相关的理论和方法，概括了滚刀式铡草机的国内外研究现状，探索现代CAD技术在机械设计中的试验方法。对滚刀式铡草机进行设计，包括其铡切原理，绘制工作原理图和对主要零、部件进行分析、设计和校核。得出滚刀式铡草机各零、部件的参数，并绘制出零件图和装配图。通过应用现代机械设计技术进行滚刀式铡草机的设计和参数优化研究，对机器量产实现了一定的指导意义，研究成果具有重要的理论指导和实践应用意义。 关键词：滚刀；铡草机；原理；设计；The Design of Hob Type Hay CutterStudent: Tutor: (Oriental Science &Technology College of Hunan Agricultural University,Changsha 410128) Abstract: This paper reviews hob type hay cutter for modern agricultural production in the use of straw resource of forage hob background, and hob type hay cutter design of related theory and hay cutter, summarized the hob type of grass machine will be reviewed, a modern CAD technology in mechanical design of the test method. On the hob type forage cutter design, including its hay cutter principle drawing schematic diagram and the main parts for analysis and design and the school where, that hob type grass cutting machine parts parameters, and draw the part drawing and assembly drawing.Through the application of modern machinery design technology of the hob type hay cutter design and parameter optimization study of machine, mass-production achieved certain guiding significance, the study has important theoretical guidance and practical application meaning. Key Words: Hobbing cutter；Hay Cutter；Principle；Design； 1 前言1.1 滚刀式铡草机设计的目的和意义 随着经济的发展和人们生活水平的逐步提高，对畜产品的需求有了较大的增加大力加强和发展畜牧业将是中国农业的主要发展方向。我国具有丰富的农作物秸秆资源,每年生产的农作物秸秆约5.7 亿吨,其中可作饲料的有3. 5 亿吨,它是我国广大农区饲养牲畜的主要饲料。秸秆中含有可消化干物质35 %50 %,粗蛋白3 %8 % ,特别适合于喂饲牛、羊等反刍动物。改革开放以来,我国粮食总产量提高很快,但是我国人口多,人均耕地少,每年人均占有粮食一直低于400 千克,距世界公认的粮食过关标准500千克相差甚远，与发达国家相比差距更大，不可能提供大量粮食用作饲料。显然对我国而言，仅仅依靠粮食生产饲料来发展畜牧业这条路是行不通的。目前，减少畜牧用粮的办法有：1)发展配合饲料并改良畜禽品种，以提高饲料转化率；2)调整畜牧业结构，发展饲草料转化率高的家禽生产；3)加强防疫灭病，减少畜禽因死亡造成的饲料损失；4)饲、粮分流，以一部分耕地种植优质高产饲草料作物：5)大量开发利用非常规饲草料资源。其中前四点己经受到重视，第五点对于减少饲料粮消耗有重要的意义，却一直未被重视。在“非常规饲草料”中，农作物秸秆等数量最大、分布最广，自然成为发展畜牧业的首选突破口。秸秆作为一种资源，已受到世界各国的关注和开发利用。我国人口众多，而耕地面积有限，为了减少畜牧业对粮食的依赖,更要充分利用和开发农作物秸秆饲料,发展“节粮型畜牧业”,特别是对于发展农区秸秆养牛,具有十分重要的意义。 据资料统计：我国每年农业生产中所遗留的各种农作物秸秆大约有6亿多吨，其中约30为玉米秸秆。如果充分利用秸秆加工技术，如切碎、揉碎和粉碎以及青贮与氨化等，把秸秆加工成饲草料，不但可以节约大量的粮食，还可以过腹还田，充分利用氮、磷以及各种有机物成分，提高微量元素的循环利用率，达到培育地力、提高土壤的肥力、改善土壤土粒结构的目的，起到防止土壤风蚀、沙化和退化的作用。因此，80年代以来，我国对农作物秸秆处理进行了许多研究工作。应用最广泛的是粉碎和铡切机械加工，因为，无论是化学处理还是生物处理，其第一道工序需要将秸秆粉碎或铡切。然而，我国目前农作物秸秆的利用率还很低，很多农民将收获后的农作物秸秆烧掉，既造成资源浪费又污染了环境。因此，不断研制饲草加工机械，提高农作物秸秆的利用率，对发展节粮效益型畜牧业具有非常重要的意义。1.2 国内外研究现状 铡草机是我国使用最早和生产量较多的饲草加工机械之一。由参考文献7知，早在三十年代，我国广大农村开始应用手压铡刀，来实现长草短喂饲方法。中华人民共和国成立以来，先在农村推广了手摇铡草机，六十年代推广应用了电动铡草机，进入六十年代中期到七十年代，各省市相继开始自行研制了不同类型的铡草机，经国家鉴定部门投产了一批不同型号的铡草机。从此铡草机无论从数量上还是型号上开始增多，而三化程度不高，进入八十年代，铡草机开始进行了系列设计并制定了全国性的系列型谱。进入九十年代，国务院提出了利用秸秆养畜，这是发展我国畜牧业的重大举措。2 研究的主要内容 1)根据我国的玉米秸秆，稻草等各种农作物秸秆资源对铡草机的性能要求，通过对滚刀式铡草机的工作原理,传功方案及理论分析，进行结构的设计及重要零部件及传动的相关设计计算及其校核。设计一台适合广大农户的的小型铡草机，其设计的对象主要包括铡草机的输送机构，喂入机构，铡切抛送机构，传动机构。 2)写一份设计说明书并绘制出滚刀式铡草机CAD平面图纸，包括装配图和部分重要零件图。 3 总体方案确定3.1 传动方案确定 在初步设计铡草机时，无法确定其相关的参数，也不好假定，故参考某型号滚刀式铡草机的技术规格如下表1： 表1已有滚刀式铡草机的技术规格Table 1 The hob type forage cutter specifications型号切碎器类型动刀片数切碎段长度(mm)配套动力(kW)机质量(kg)生产率（kg/h）ZC-3直刃斜装滚刀620-8031201500-3000本设计的数据将选择性的借鉴上表1中ZC-3滚刀式铡草机的相关数据并拟定传动方案为：初选电机转速为1430r/min，动刀片数为3。 1）电机通过一级带传动将动力传到主轴。在主轴另一端通过两对圆柱齿轮减速后，动力到达下喂入辊。主轴的转速为715r/min。 2）上喂入辊通过草层与下喂入辊之间的摩擦带动，为了满足上喂入辊能够浮动，以保证不同负荷情况下有一定的压紧力，所以在上输入辊左右端各采用一弹簧和滑块辅佐固定。 3)压草辊的转动是由下喂草辊通过一对齿轮和一个万向联轴器而传动，同时在两端也加上弹簧与滑块，为避免被卡死。 4)为了保证自动进料的要求，采用了链板式输送器。链板式输送器的主动链轮是由下喂入辊通过一对链轮传动而获得动力。下图1为铡草机的传动简图。 1 电机 2 带轮 3 风扇 4 定刀 5 链轮 6 下喂入辊 7 上喂入辊 8 压草辊 9 主链轮 10 万向联轴器 11 齿轮 12 换向装置 13 安全离合器 14 滚刀图1 滚刀式铡草机传动简图Fig.1 Hob type forage cutter transmission diagram3.2 结构方案确定 此处已删除齿轮宽度取B3=50 mm。四个齿轮的相关参数如表3。表3 齿轮相关参数Table3 Gear parameters名 称 齿 数模 数（mm）分度圆直径（mm）材 料齿轮宽度（mm）小齿轮 35 1.5 52.5 40Cr 55介齿轮1 81 1.5 121.5 45钢 53介齿轮 2 81 1.5 121.5 45钢 53大齿轮 123 1.5 184.5 45钢 506.3 链传动的设计 1）选取链轮齿数。取小链轮齿数z2=19，大链轮的齿数为z1=30 2）确定计算功率。由参考文献14表9-7查得KA=1.0，由图9-13查得KZ=0.82，则计算功率为 2.46kw (33) 3）选择链条型号和节距。根据=2.46kw，及n1=205r/min查图9-11,10A-1。查参考文献14表9-1，链条节距为：P=15.875mm。4）计算链节数和中心距。初选中心距：a0= （3050）p=（3050）15.875=476.25793.75mm取a0=500mm。相应的链长节数为： 87.55 (34)取链长节数=88节。查表9-7查得中心距计算系数f1=0.24931，则链轮的最大中心距为： 502.64mm (35) 5）计算链速，确定润滑方式。 =1.6m/s (36)由v=1.6m/s和链号10A-1，查图9-14可应采用滴油润滑。6）计算轴力Fp 。有效圆周力为： Fe=1000=1537.5N 链轮水平布置是的压轴力系数，则压轴力为： 1768 N6.4 对主轴进行设计和强度校核6.4.1 求主轴上的功率和转矩 设滑动轴承在工作过程中润滑正常，则查机械设计手册表1-7取V带传动的效率为,电动机额定功率，则主轴上的功率：。主轴转矩： 6.4.2 初步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径。根据铡草机的一般实际情况，选取轴的材料为45钢，调质处理。取A=112，于是得 =17.8mm (37)取=35mm。6.4.3 轴的结构设计 1）拟定轴上的装配方案：主轴上中间安装动刀架和风扇叶片结合体，动刀架俩侧为滑动轴承，滑动轴承一侧为电动机传递动力给主轴的大带轮，另一侧是主轴传递动力给铡切机构的小锥齿轮。 2）根据零件大小及轴向定位的要求确定轴的各段长度直径和长度。为满足带轮的轴向定位要求，-轴端需制出一轴肩，d-=35mm，由于dd300mm，带轮采用腹板式，长度B=(z-1)e+2f=48mm，取l=45mm。 3）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据d-= 35mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级得单列圆锥滚子轴承30208，其尺寸为dDT= 40mm80mm19.75mm，故d-=d-=40mm；端盖的总宽度为20mm，轴承宽度为18，右端与带轮距离42mm，故取l-=80mm。 4)由轴肩高度h0.07d，而d-=40mm，取h=6mm，故取d-=52mm。滚筒右侧有一轴肩，取其高度6mm，故的轴环处得直径为d-=64mm。其长度l-=20mm。轴-段尺寸与轴-段尺寸一样。轴-段，取d-=35mm，l-=40mm。具体结构图如图4：图5 轴的具体结构图Fig.5 The axis specific structure diagram 5)轴上零件的周向定位。齿轮，滚筒和带轮的周向定位都采用平键连接。按d-由表6-1查得平键截面bh=16mm10mm,键槽用键槽铣刀加工，长为100mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择配合为；同样带轮和锥齿轮与轴的链接，选用平键为10mm8mm35mm。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选用轴的公差为m6.6.4.4 按弯矩合成校核轴的强度 1)求轴上载荷。轴上受力的位置有大带轮处，刀架处，轴承处和小锥齿轮处。其中，动刀架对主轴的扭矩：故动刀架对主轴作用的圆周力： (38)动刀架重，小带轮对轴的作用力,分解为水平和竖直面上的两个分力： 大带轮对轴的作用力竖直向下为。 2)求水平面支反力。由得： 得；由得 得。 3)计算水平面弯矩： 4)求垂直面支反力。由得：得；由得:得。 5)计算垂直面弯矩： 6)计算合成弯矩： (39) 7)计算扭矩： 根据其受力和计算出的弯矩、扭矩绘制成图如图5。图5 轴的弯矩图和扭矩图 1Fig.5 Axial bending moment diagram and the diagram torque 1 计算当量弯矩 。可将轴的扭转剪应力看作脉动循环，取，观察合成弯矩图和扭矩图可知，B和D处均可能是危险截面，则B截面： D截面： 图5 轴的弯矩图和扭矩图 2Fig.5 Axial bending moment diagram and the diagram torque 2 校核危险截面强度。轴的材料选用45钢，正火，由参考文献2表14-1查得强度极限，由表14-5查得其需用弯曲应力为，故轴的强度足够。7 结束语 滚筒式铡草机的设计既要考虑用户使用的安全性，还要顾及到技术参数的先进性机使用机具的经济性，要同时考虑上述条件，具有很大的难度。在设计时，充分考虑到以上因素，尽最大的努力，在设计方面把好第一关。但由于个人的能力有限，还有许多方面的因素没有考虑到，可能在实际操作中遇到一些问题。希望能得到老师指点与帮助，能把机具不断给予改进完善。参考文献1 沈再春主编.农产品加工机械与设备M.北京.中国农业出版社.1993:45-48.2 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社.2006.05.3 无锡轻工业学院主编. 食品工厂机械与设备 M.北京：中国轻工业版社，1993:89-94.4 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