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南 昌 航 空 大 學
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目： 制育秧缽機設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
設計一制育秧缽機，要求：
（1）按規(guī)定的尺寸制出育秧缽；
（2）每小時生產(chǎn)3000個左右；
（3）結構簡單，體積小，拖動功率小，維修方便，造價低。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 收集資料、外文資料翻譯、開題報告 （2周）2月23日-3月8日
2. 傳動方案的確定 （1周）3月9日-3月15日
3. 參數(shù)確定及設計計算 （3周）3月16日-4月5日
4. 制育秧缽機裝配圖設計及零部件圖設計 （7周）4月6日-5月24日
5. 撰寫畢業(yè)設計論文 （4周）5月25日-6月19日
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2]孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002
[3] 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004
[4] 趙學田主編.機械設計自學入門.北京：冶金工業(yè)出版社，1982
[5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7
機械 系 機械設計及制造自動化 專業(yè)類 050313 班
學生： 馮杰
日期： 自 2009 年2月23日 至2009年6 月 19日
指導教師：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
教研室主任：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目： 制育秧缽機設計
專業(yè)名稱 機械設計及其自動化
班級學號
學生姓名
指導教師
填表日期
一、 題依據(jù)及意義?
本次設計的目的是為了能綜合運用本專業(yè)所學知識，融會貫通。鞏固大學四年來所學專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識,并運用所學的冷沖機械設計與優(yōu)化設計知識,解決機械設計中的實際問題,提高分析問題,解決實際問題的能力.?
目前，建設社會主義新農(nóng)村是我國的一項政策。在建設社會主義新農(nóng)村的過程當中，提高農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)效率、降低農(nóng)業(yè)機械的成本是不容忽略的。從這一個方面來說，本課題制育秧缽機的改進設計響應國家政策，是有利于農(nóng)村發(fā)展的，具有長遠的發(fā)展前景。
另一方面，通過本次設計提高外語、專業(yè)、計算機的綜合能力，創(chuàng)新開發(fā)研究能力及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，提高實際工作能力。著重是培養(yǎng)綜合運用所學知識獨立分析、設計、解決實際生產(chǎn)問題和其它一些綜合能力，特別是工作能力，養(yǎng)成良好的工作態(tài)度、工作作風。另外，還可進一步熟悉有關標準和規(guī)范，能夠熟練使用有關設計手冊和熟悉編寫技術文件和設計說明書，進一步提高科技寫作的能力，加強對沖壓工藝與模具設計的了解。
本次設計，根據(jù)給定的舊式育秧缽機機構，分析其工藝性及經(jīng)濟性，創(chuàng)新設計新的更合理的育秧缽機。在設計過程中，先進行設計調(diào)研，全面了解育秧缽機的發(fā)展現(xiàn)狀和主要技術參數(shù)，從而使我在設計過程中具有較強的針對性，才能在設計正確合理的基礎上敢于創(chuàng)新。
二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)張趨勢（含文獻綜述）、
中國是個農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中培育良好的秧苗是一個重要的環(huán)節(jié)。育苗技術是農(nóng)業(yè)科技一直關注的。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展，良好的育苗器械是培育好育苗的關鍵。因此育秧缽機的研究與發(fā)展在近些年取得了顯著的成就。下面是對育秧缽機相關資料的整理。?
1）浙江理工大學機械工程系博士研究生楊文珍對圓盤式精密播種制缽機運動學進行優(yōu)化設計。針對圓盤式精密播種制缽機缽體的定位精確、沖壓機構和缽盤機構之間運動配合緊湊，易發(fā)生干涉等問題，在分析圓盤式精密播種制缽機工作原理的基礎上，結合新的精密播種制缽工序，對制缽機的沖壓機構和缽盤機構分別進行運動分析；研究兩者的配合規(guī)律，推導出相應的位移方程，并在VB6.0平臺上進行運動學仿真模擬，得到了避免機構發(fā)生干涉條件和滿足機構運動要求的參數(shù)，實現(xiàn)了圓盤式精密播種制缽機的精密播種和營養(yǎng)缽體制造功能。機構運動仿真表明：沖壓制缽的時間在一個運動周期內(nèi)所占的比例應少于58.4%，制缽機可以避免干涉，實現(xiàn)精密播種和制造營養(yǎng)缽。
2）上海市農(nóng)機局的下屬農(nóng)機研究所研制的ZB810型棉花育苗制缽機，機構緊湊、性能良好、適應田間作業(yè)。制成的缽體表面光滑、外緊內(nèi)松、符合農(nóng)業(yè)要求。育苗移栽后的棉花可全苗早發(fā)，增加伏前桃和伏桃，比其他移苗增產(chǎn)20%以上，勞動效率提高1-2倍。
3）我國制育秧缽機的發(fā)展歷程和美國、日本等發(fā)達國家有一定的距離。我國在70年代才開始研制水稻傳統(tǒng)育秧的半機械化及機械化插秧機和拔秧機。80年代后，引進日本技術，研制了帶土苗育秧和插秧機械，而對播種機械研究較少。
4）隨著機械制造技術的發(fā)展及加工技術與工藝的現(xiàn)代化，出現(xiàn)了輕便，可在不同時制育各種秧苗的制缽機。ＥＢ－４２型制缽機邊是其代表，這中制缽機是棉花、玉米、烤煙和蔬菜等農(nóng)作物實施營?養(yǎng)缽育苗移栽機械化技術的先進適用機具，屬于種植業(yè)農(nóng)業(yè)機械。該機由?減速機構、攪土機構、間歇定位機構、曲柄滑塊沖壓等機構組成。
三、 研究內(nèi)容及實驗方案
明確了設計要求，就可以進行育秧缽的工藝設計，也就是育秧缽到底采用什么方法制造，因此需要了解舊式制缽的方法。
1. 最早的育秧缽
??????育秧缽最在是用手工制造的，其步驟如下：
（1） 將肥料和土壤攪拌均勻，用篩子篩細；
（2） 將上述土壤放入一個模子中；
（3） 用一沖頭將土壤沖緊，沖頭下部有一凸頭；
（4） 再將模子托起，育秧缽被沖出；
2. 老式制缽機
這種制作方法很像制作蜂窩煤。它的動作過程是這樣的：電動機1?經(jīng)帶傳動、齒輪傳動將動力和運動傳給齒輪7。齒輪7一方面通過偏心銷使運動經(jīng)由連桿8傳動滑動支架作上下移動，另方面齒輪7又由一對錐齒輪將運動傳到端面凸輪離合器11（它和軸用導向鍵聯(lián)接，不僅能隨陬轉動，而且還能在軸上移動）。若端面凸輪在旁邊固定著的從動滾子10的強制下，向上抬起并壓縮彈簧，離合器11就處在脫開狀態(tài)，在其下面的齒輪9（和軸空套）就不會轉動。當端面凸輪繼續(xù)轉到凸輪凹面與從動滾子10接觸時，端面凸輪就會在彈簧力的作用下向下推移。是離合器嚙合，運動就經(jīng)過齒輪9帶動轉盤轉動。當轉到一定位置時，凸輪會再次轉到凸輪面與滑輪接觸，此時凸輪又會在滑輪的強制下使離合器再次脫開，齒輪9就會停止轉動。這一過程恰好轉盤轉過60°，而被定位銷20銷住，也就是在轉盤停頓的時間里，滑動支架正好帶著固定在它上面的壓緊沖頭和沖出沖頭在?？字凶饕淮紊舷峦鶑瓦\動，以完成壓緊和沖出一只育秧缽的過程。
???這種制缽機有如下的缺點：
（1） 結構復雜、零件較多；
（2） 容易損壞、不易維修；
（3） 造價較高。
3.新方案的形成???
在設計新的制缽機時有下面幾點值得改進：
（1） 育秧缽機的壓制壓力較小，用手制造時估計沖擊壓力約為100公斤左右，故壓緊機構可以設計得簡單一些；
（2） 老式制缽機的轉盤是間歇運動，是靠端面凸輪離合器實現(xiàn)的。凸輪每轉動60°就停頓一次，機構比較復雜，凸輪不易制作，且容易失效，造價也高。如果有辦法在轉盤轉動的同時進行壓緊和沖出動作，就可以取消定位裝置和端面凸輪離合器專職，這樣，動作和機構都比較簡單、也不容易失效；
（3） 攪拌叉19可以直接裝在齒輪9的軸上、省掉一對錐齒輪；
（4） 用轉盤的方法將?？邹D位，此方法比較見大，應該保留；
（5） 傳動機構比較簡單，如有可能當然還可以設計得更簡單一些。
???這樣，在參考老式制缽機的基礎上加以改進，就形成了一個年?的設計方法。
四、 目標、主要特色及工作進度
目標：為了使秧苗在育秧期有足夠的養(yǎng)料及秧苗成長后能方便的移植到田間栽種，就許一種培育秧苗用的育秧缽，育秧缽由陪有各種肥料的土壤做成圓柱形狀，并在上端挖一凹孔使之呈缽狀。使用時將種子播在凹孔中，用土覆蓋，待秧苗成長后將秧苗連育秧缽機一起移到田間。該缽的含水率為、18%-22%。它是憑經(jīng)驗鑒別的，能用手握成團，落地就散即可。
對制缽機的要求，尺寸制出育秧缽外，還要求，1）每小時能生產(chǎn)3000個左右；2）結構簡單、體積小、功率小、維修方便、造價低。
主要特色：
結構簡單、拆裝方便、較好的制造工藝，性能穩(wěn)定。
工作進度：
1、 收集資料、外文資料翻譯、開題報告 (2周)2月23日～3月8日
2、 傳動方案的確定 (1周)3月9日～3月15日
3、 參數(shù)確定及設計計算 (3周)3月16日～4月5日
4、 制育秧缽機裝配圖設計及零部件圖設計 (7周)4月6日～5月24日
5、 撰寫畢業(yè)設計論文 (4周)5月25日～6月19日
五、 參考文獻
[1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2]孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002
[3] 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004
[4] 趙學田主編.機械設計自學入門.北京：冶金工業(yè)出版社，1982
[5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7
目 錄
1 緒論
1.1 選題的目的和意義························································…………………····3
1.2 本課題在國內(nèi)外的研究狀況···············································…………………3
1.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術、方法································………………4
2 育秧缽機的用途和設計要求
2.1 用途···············································································………………..5
2.2 設計要求·········································································………………..5
3 方案確定
3.1 工藝分析·········································································…………………7
3.1.1最早的手工制秧缽的方法· ·············································……………….7
3.1.2運動機構 ·····························································………………..9
3.1.3對各運動機構的要求 ·····················································……………..10
3.2 擬定機器的工作原理圖和運動循環(huán)圖 ······························ ………………..11
3.3 方案確定 ····························································………………..12
3.3.1?？邹D盤方案的討論 ···················································…………………13
4 運動設計與動力計算
4.1 電動機的選擇·······························································…………………..15
4.1.1電動機的功率確定 ······················································………………….15
4.1.2選擇電動機 ·······························································…………………..16
4.2 確定各傳動機構的傳動比···············································…………………….16
4.3 計算各軸的轉速和功率···················································…………………..17
5 結構設計
5.1 ?？邹D盤齒輪結構 ···················································…………………..19
5.2 轉盤齒輪的結構和尺寸 ············································………………19
5.3 曲柄（偏心輪）滑塊（滑桿）機構的設計 ·························……………..20
5.4 錐齒輪的結構和尺寸設計···············································…………………..23
5.5 直齒圓柱齒輪的結構 ················································……………………26
5.6 帶輪的的結構設計 ·············································…………………27
5.7 軸的結構設計 ·························································……………….29
5.8 繪制總裝配圖 ······························································………………30
6 主要零件的強度效核
6.1 轉盤齒輪核對·…… ……·····················································…………………32
總結 ……………………………………………………… ……….33
畢業(yè)心得 …………………………………………………………… 34
參考文獻 ……………………………………………………………..35
致謝 ……………………………………………………………36
1 緒 論
1.1 選題的目的和意義
育秧缽機是一種自動生產(chǎn)秧苗缽體的機械設備?？捎糜谥谱鲌A柱形帶種籽孔的棉花、玉米、瓜果、 花卉以及中草藥等多種蔬菜農(nóng)作物育苗用營養(yǎng)缽。秧苗用缽體培育后移栽，能保證秧苗質(zhì)量，達到早育、早熟、早上市、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的目的，還可節(jié)省勞力、種子肥料、農(nóng)藥。同時，該設備生產(chǎn)效率高，結構簡單，穩(wěn)固可靠，容易操作。是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的工具。中國是世界最大的蔬菜生產(chǎn)國，蔬菜產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%左右。我國蔬菜栽植機械的發(fā)展較慢，秧苗栽植幾乎全部由人工完成，不僅勞動強度大、生產(chǎn)效率低，而且栽植質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高。顯而易見，實現(xiàn)蔬菜農(nóng)作物栽植機械化已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要。
選育秧缽機作為畢業(yè)設計的內(nèi)容，一方面，可全面的總結大學四年來所學的專業(yè)知識，并將本專業(yè)各方面的知識的運用結合起來，鍛煉了自己的機械綜合運用專業(yè)素質(zhì)；另一方面，初步嘗試了從事系統(tǒng)的科學研究，通過本次設計，深入認識了一般成型機的設計方法和思路，對畢業(yè)以后的工作學習有很大的幫助。此外，育秧缽機的設計內(nèi)容、工作量適合，作為畢業(yè)設計的內(nèi)容是完全符合要求的。
1.2 本課題在國內(nèi)外的研究狀況
1.國內(nèi)的發(fā)展概況
我國對機械制缽機研究始于 20世紀 70年代，至今已研制了多種型號的制缽機。在“七五”期間，北京引進國外機械化育苗生產(chǎn)線，主要以生產(chǎn)蔬菜苗缽為主，可以實現(xiàn)缽土制備、缽體成形、打坑、精密播種及覆土等工藝的機械化。在“八五”期間，經(jīng)農(nóng)業(yè)部立項，進行了“盤苗設備及配套技術研究”，研制出“精密播種生、產(chǎn)線設備 ”，主要用來制造以蔬菜、甜菜為主的苗缽?！皺C械化制缽機的研制”課題被國家科委列入“九五”攻關項目，已研制出2ZBJ-50型機械化制缽機，能實現(xiàn)制缽過程機械化操作，制造出來的營養(yǎng)缽能夠滿足玉米、棉花等經(jīng)濟作物的移栽要求?？傮w來講，我國制缽機的研制與開發(fā)有了較大發(fā)展。目前，我國在這方面的研究也很多，并且有越來越多的適應性更廣的機型正在研究中或已研制出來，將能更好的為國民生產(chǎn)發(fā)展作貢獻。
2.國外發(fā)展概況
20世紀初期，歐洲一些國家開始大量種植蔬菜和經(jīng)濟作物，出現(xiàn)了早期的近代秧苗栽植機具。這些機具仍為手動栽植，只是減輕了栽秧者肢體反復屈伸的繁重勞動；到20世紀30年代后期，出現(xiàn)了栽植機構或栽秧器代替人工直接栽秧，使送秧入溝過程實現(xiàn)了機械化；自20世紀50年代開始，歐洲國家開展作物壓縮土缽育苗及移栽的生產(chǎn)技術研究，研制出多種不同結構型式的半自動移栽機和制缽機；至20世紀70年代，前蘇聯(lián)蔬菜栽植機械化水平為58%，國營農(nóng)場已達67%；到20世紀80年代，半自動移栽機已在西方國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，制缽；育苗和移栽已形成完整的機械作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了各種機見配套使用。到目前為止，作物壓縮土缽成型、缽上單粒精密播種和相應的自動化移栽設備在技術上基本達到了完善，亦廣泛應用于實際生產(chǎn)。歐洲的幾個主要國家(如法國、德國、荷蘭、西班牙、丹麥等)大部分的蔬菜生產(chǎn)和幾乎全部的大地花卉生產(chǎn)都采用育苗移栽生產(chǎn)工藝。
1.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術、方法
本課題是對育秧缽機的成型機的設計。設計主要針對執(zhí)行機構的運動展開。為了達到要求的運動精度和生產(chǎn)率，必須要求傳動系統(tǒng)具有一定的傳動精度并且各傳動元件之間應滿足一定的關系，以實現(xiàn)各零部件的協(xié)調(diào)動作。該設計均采用新國標，運用模塊化設計，設計內(nèi)容包括動力源的選擇設計，傳動件的設計，執(zhí)行機構的設計及設備零部件等的設計。
2 育秧缽機的用途和設計要求
2.1 用途
育秧缽機是一種制作培育秧苗缽體土胚的機器，該機可替代人工自動制作秧缽，具有生產(chǎn)效率高，結構簡單，穩(wěn)固可靠，容易操作等特點。
育秧缽是一種培育秧苗用的土胚，它能使秧苗在育秧期有足夠的養(yǎng)料及秧苗成長后能方便的移植到田間栽種。育秧缽由配有各種肥料的土壤做成圓柱形狀并在上端挖一個凹孔使之成缽狀。使用時將種子播在凹孔中，用土覆蓋，待秧苗成長后連育秧缽一起移到田間栽種即可。
2.2 設計要求
1.秧缽的結構尺寸（見圖2.1）
圖2.1 育秧缽
2.生產(chǎn)率 3000個/小時。
3.設備名稱 ZB60型育秧缽機。
4.特點 結構簡單，體積小，維護方便，成本低。
5.使用期限 8~10年，6~7個月檢修一次。
圖2.2育秧缽制缽機
3 方案確定
3.1 工藝分析
3.1.1最早的手工制秧缽的方法
步驟：（1）將肥料和土壤拌均勻，用篩子篩細。
（2）將上述土壤放入一個模子，見圖3.1 a 。
（3）用一沖頭將土壤沖緊，沖頭下部有一凸頭，見圖3.1 b 。
（4）再將模子托起，育秧缽被沖出，見圖3.1 c 。
a) b) c)
圖3.1 手工制作育秧缽
由手工制造方法可知，制造缽體需要三個工藝流程，即填料→沖壓成型→沖出成品→進入下一個循環(huán)。
2. 老式制缽機
這種制作方法很像制作蜂窩煤，如圖3.2所示。它的動作過程是這樣的：電動機 經(jīng)帶傳動、齒輪傳動將動力和運動傳給齒輪7。齒輪7一方面通過偏心銷使運動經(jīng)由連桿8傳動滑動支架作上下移動，另方面齒輪7又由一對錐齒輪將運動傳到端面凸輪離合器11（它和軸用導向鍵聯(lián)接，不僅能隨陬轉動，而且還能在軸上移動）。若端面凸輪在旁邊固定著的從動滾子10的強制下，向上抬起并壓縮彈簧，離合器11就處在脫開狀態(tài)，在其下面的齒輪9（和軸空套）就不會轉動。當端面凸輪繼續(xù)轉到凸輪凹面與從動滾子10接觸時，端面凸輪就會在彈簧力的作用下向下推移。是離合器嚙合，運動就經(jīng)過齒輪9帶動轉盤轉動。當轉到一定位置時，凸輪會再次轉到凸輪面與滑輪接觸，此時凸輪又會在滑輪的強制下使離合器再次脫開，齒輪9就會停止轉動。這一過程恰好轉盤轉過60°，而被定位銷20銷住，也就是在轉盤停頓的時間里，滑動支架正好帶著固定在它上面的壓緊沖頭和沖出沖頭在?？字凶饕淮紊舷峦鶑瓦\動，以完成壓緊和沖出一只育秧缽的過程。
這種制缽機有如下的缺點：
（1） 結構復雜、零件較多；
（2） 容易損壞、不易維修；
（3） 造價較高。
3.新方案的形成???
在設計新的制缽機時有下面幾點值得改進：
（1） 育秧缽機的壓制壓力較小，用手制造時估計沖擊壓力約為100公斤左右，故壓緊機構可以設計得簡單一些；
（2） 老式制缽機的轉盤是間歇運動，是靠端面凸輪離合器實現(xiàn)的。凸輪沒轉動60°就停頓一次，機構比較復雜，凸輪不易制作，且容易失效，造價也高。如果有辦法在轉盤轉動的同時進行壓緊和沖出動作，就可以取消定位裝置和端面凸輪離合器專職，這樣，動作和機構都比較簡單、也不容易失效；
（3） 攪拌叉19可以直接裝在齒輪9的軸上、省掉一對錐齒輪；
（4） 用轉盤的方法將?？邹D位，此方法比較見大，應該保留；
（5） 傳動機構比較簡單，如有可能當然還可以設計得更簡單一些。
這樣，在參考老式制缽機的基礎上加以改進，就形成了一個新的設計方法，見圖3.3所示。
圖3.2老式育秧機
3.1.2運動機構
在確定上述方案之后就可以進行機構設計，整個機器由以下機構組成：
?1.工作機構
工作機構要求完成：
（1） 將沒有攪拌均勻的配有肥料的土壤再次攪拌均勻，然后撥入?？字敝脸錆M再次將多余的土壤刮掉；
（2） ?？字兴缮⒌耐寥澜?jīng)第一道工位壓緊后，再經(jīng)第二道工位壓緊成型的育秧缽從?？字袥_出；
（3） 將沒有經(jīng)過壓緊和沖出過程的?？滓频綁壕o和沖出沖頭下面，進行壓緊個沖出。
針對工作機構的要求，并參考老式制缽機的工作機構，改進后的新方案有如下的一些特點：
1) 攪拌的結構不變；
2) ?？邹D盤的結構不變，只是將間歇轉動改變?yōu)檫B續(xù)轉動，取消了端面凸輪離合器，簡化了機構；
3) 因為轉盤轉動是連續(xù)的，無停頓時間，所以要求沖頭在壓緊和沖出過程中，也要跟隨轉盤一起轉動。而在回程中當脫離轉盤后，又要回到原來的位置，進行下一次壓緊和沖出動作。為此，就設想出圖3.3的機構。圖中兩個沖頭固定在沖頭座上，而沖頭座空套在軸上，由偏心輪經(jīng)過來年感帶動來年感個沖頭一起上下運動，完成壓緊和沖出動作。當沖頭進入?？缀?，就隨轉盤一起轉動。而當沖頭腿粗原來的位置和準確的進入?？讜r，由于扭力彈簧的作用，沖頭就回到原來的位置。為了使沖頭準確地回到原來的位置和準確地進入?？?，必須設計定位了調(diào)整裝置。調(diào)整螺釘固定在軸上，用調(diào)整螺釘調(diào)整沖頭的平面位置，以使沖頭準確地進入?？?。
圖3.3轉盤沖頭機構
3.1.3對各運動機構的要求
1.攪拌原料、填料、刮除余料
為了能更好的使各種原料混合均勻，土壤原料可在送入攪拌器前人工進行加工均勻混合，將土壤在攪拌箱內(nèi)充分攪拌均勻，然后靠攪拌器推動及自身的重力和流動性填入?？缀蠊纹?。攪拌器以旋轉的方式運動，以實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。
2.物料的輸送和各工藝的轉接
為了實現(xiàn)指定的生產(chǎn)，要求轉盤上的模數(shù)孔不得少于4個，即待料?？?、填料?？?、成型?？?、沖出?？?。?？字谱髟谵D盤上，一起作回轉運動，在各個傳動件的協(xié)調(diào)動作下，使其具有一定的速度和位移，完成缽體的制作工藝。
圖3.4 制作育秧缽的工藝流程圖
3.成型和沖出的實現(xiàn)
為了提高生產(chǎn)率和簡化結構，將成型和沖出分兩個沖頭同時實現(xiàn)，沖頭作上下直線往復運動，由于成型和沖出要求的行程不同，故兩沖頭的長度有差別，其尺寸長度與缽體和轉盤的尺寸有關。由于兩沖頭的運動規(guī)律相同，可用同一個機構來帶動，因行程較長，這里選用曲柄滑塊機構來帶動兩沖頭動作。
4.各機構之間的協(xié)調(diào)關系
為了使該機實現(xiàn)規(guī)定的動作，要求各機構（包括傳動機構、執(zhí)行機構和其它輔助機構）必須滿足一定的關系，不能發(fā)生干涉。因該機的轉盤是連續(xù)旋轉的，所以要求沖頭在沖壓和沖出過程中能與轉盤一起轉動，而在沖壓或沖出完成后，能立即回到初始位置，繼續(xù)下一個循環(huán)動作。同時，沖頭在沖壓前（即空行程結束時）要能與轉盤的?？缀芎玫呐浜仙?，這就要求帶動沖頭的曲柄滑塊機構和帶動轉盤的轉位機構的速比一定和滿足一定的傳動精度。
5.各傳動機構的速度控制和實現(xiàn)
為了實現(xiàn)已經(jīng)擬定的生產(chǎn)率，考慮到原動機（這里用電動機）的轉速過高的問題，需用減速裝置將原動機的速度降到所需的速度。在各種的傳動系統(tǒng)中，齒輪傳動以其傳動效率精度高，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，壽命長的優(yōu)點而得到廣泛的應用，所以這里主要選用齒輪作各執(zhí)行機構的傳動裝置。
3.2擬定機器的工作原理圖和運動循環(huán)圖
1.工作原理圖
該機的動力由電動機經(jīng)減速裝置減速后，分兩條傳動路線傳動到執(zhí)行機
圖3.5 育秧缽工作原理圖
構，一路經(jīng)齒輪機構、曲柄連桿機構傳到滑桿，滑桿帶動沖頭作上下的直線往復運動；另一路通過其它齒輪傳動，將動力提供給轉盤和攪拌器，使其實現(xiàn)物料的攪拌和?？邹D盤的轉位動作。
2.繪制兩沖頭工作循環(huán)圖
由于沖頭每作一次循環(huán)運動，轉盤轉動60°，這里按轉盤每轉動60°（偏心輪轉動360°）為一周期進行繪制循環(huán)圖。沖頭的行程位移公式（以沖頭運動到最低點為位置零點）為：
（3-1）
其中 —為偏心輪的半徑；
—為偏心輪的轉角；
—連桿長度；
—導桿的長度。
畫出沖頭的運動循環(huán)圖如下：
圖3.6 育秧缽機直線型運動循環(huán)圖
3.3方案確定
本次設計由老式制缽機改進得來，通過對老式制缽機的結構功能分析，并針對各個機構分別進行討論，得出新的制缽機方案。其老式制缽機的結構簡圖如下：
圖3.7 老式制缽機的工作原理圖
3.3.1?？邹D盤方案的討論
1.連續(xù)式
特點：直接用齒輪傳遞功率和動力，轉盤工作過程中不停歇。實現(xiàn)簡單、可靠，沒有沖擊、振動，運動平穩(wěn)。但對沖頭工作中的定位和運動精度的要求相對較高。
2.停歇式（間歇式）
對本機來說，由于其結構相對簡單，沖擊不是很大，精度要求一般，因此可選用比較常用的槽輪機構做本機的間歇式運動機構。
特點：轉位迅速，效率高，對沖頭的控制相對簡單，機構零部件較多，加工制造有一定的困難，調(diào)節(jié)性能差，在撥銷進入和脫出槽輪時會產(chǎn)生有限的二次沖擊。
鑒于以上兩種方案各有其特點，并針對，本次設計要求，該機采用連續(xù)式運動轉盤機構。
4 運動設計與動力計算
4.1 電動機的選擇
4.1.1電動機的功率確定
電動機的功率由該設備所消耗的功率決定。該設備消耗的功率主要有：
1.壓緊和沖出時作功
沖頭工作時平均所受的壓力取100kg（按經(jīng)驗選?。?，沖頭總行程為160mm ，上下一次總位移為320mm ，每小時往復4000次，所消耗功率按下式計算
== （4-1）
式中 F—沖頭在行程中所受的平均壓力，單位N；
S—沖頭每次行程的位移量，單位m ；
n—沖頭每小時的行程次數(shù)，單位 次/小時。
因此
===9.8×100×≈0.348kw
2.轉盤轉動過程中克服摩擦力做功
轉盤克服的摩擦力有：（1）底板（土缽擋板）與轉盤的摩擦；
（2）攪拌箱的攪拌器與轉盤的摩擦；
（3）土壤與轉盤的摩擦。
其消耗的功率大約為：=0.2kw （類比法，參考文獻[5]）
3.攪拌器消耗功率
由于攪拌器的轉速不高，估計推動1立方米的土料需要1噸的力。
攪拌器的體積為：
==3.14××0.25=0.02512
推動的土料需要的平均力：
==246.176
消耗功率：
===246.176×6.908×0.2=≈0.34kw
取 =0.34kw
總的工作功率：
=++=0.348+0.2+0.34=0.888kw
總的機械效率選： =0.75
則電動機的功率為：
===1.184kw
4.1.2選擇電動機
由于該機為農(nóng)用機械，主要是針對農(nóng)村和農(nóng)場設計的，一般的農(nóng)村用電電壓為220V，又異步電動機比直流電動機使用方便，價格低廉，因此該機采用單相電容啟動異步電動機作動力源。電動機型號為YC100L4，其特性參數(shù)見下表。
表4-1 電動機的特性參數(shù)
電壓
/ V
功率/kW
轉速/r·min
效率（%）
功率因數(shù)
堵轉電流 /A
220
1.5
1500
73
0.75
2.5
1.8
37
采用B3型安裝，其安裝尺寸見下表。
表4-2 電動機的安裝尺寸
系列
機座號
安裝尺寸
A
B
C
D
E
F
G
H
K
YC系列
100L
160
140
63
28
60
8
24
100
12
外型尺寸見下表
表4-3 電動機的外型尺寸
外型尺寸（不大于）
AB
AC
AE
DH
L
205
220
130
260
430
4.2 確定各傳動機構的傳動比
該機的傳動機構傳動路線組成：電動機的動力經(jīng)帶輪傳給單級開式齒輪減速器，然后分兩路傳動，一路由錐齒輪傳給轉盤和攪拌器，另一路由偏心輪帶動滑桿和沖頭作上下的往復運動。
考慮到生產(chǎn)率的要求和工作機構的配合，各傳動機構的傳動比應滿足下列關系：
1.轉盤轉速
= （4-2）
==11.11轉/分
2.偏心輪的轉速
根據(jù)設計工藝，轉盤每轉一圈，要求沖頭作6次上下往復運動，則偏心輪的轉速為：
=×6=11.11×6=66.66轉/分
3.總的傳動比
主傳動路線要求將電動機的轉速經(jīng)帶傳動，直齒圓柱齒輪傳動降到偏心輪的轉速，其總的傳動比為：
=×===22.5
由于帶傳動的傳動比不宜太大，一般≤5[10]，故可分配傳動比=4，=5.6。
4.內(nèi)傳動路線傳動比
要求偏心輪轉6圈時轉盤旋轉一圈，因此就要求兩錐齒輪的傳動比和轉盤齒輪的傳動比乘積等于6，即：
==·=6
5.其它齒輪的傳動比
為了保證轉盤和攪拌器的尺寸和攪拌器的速度，并簡化機構，選兩直齒錐齒輪的傳動比=1，則小齒輪5和直齒圓柱齒輪的傳動比=6。所以小齒輪5的轉速、攪拌器的轉速和偏心輪的轉速三者相同。
4.3 計算各軸的轉速和功率
根據(jù)傳動比及功率計算方法，可按公式=和=計算。
已知電動機YC100L4，其=1.5KW =1500r/mir，又=4，=5.6，=1，=6，選
=0.95 參考文獻[11]（第四卷）表33.1—4
=0.98 參考文獻[11]（第四卷）表33.1—1
=0.99 參考文獻[11]
=0.9 類比法，參考文獻[5]
1.各軸轉速
Ⅰ軸 ===375 r/min
Ⅱ軸 ===66.96 r/min
Ⅲ軸 ===66.96 r/min
2.各軸功率
由前面的計算可知，轉盤所需功率=0.2 kw。所以有
Ⅲ軸 =+=+=0.549≈0.55 kw
Ⅱ軸 =+=+=0.955 kw
Ⅰ軸 ===0.99 kw
5章結構設計
5.1?？邹D盤的結構和尺寸
轉盤上有六個均勻分布的?？祝鶕?jù)育秧機的規(guī)格，現(xiàn)確定?？椎母叨菻=120毫米，孔徑d=60毫米，轉盤的材料為鑄鐵HT15-33。由于強度較低，孔與外圓之間的壁厚不宜太薄，取為10毫米，孔與孔之間的壁厚為15毫米，從而可以設計轉盤的結構尺寸。如圖5-1，經(jīng)過計算轉盤外圓直徑應為230毫米。
5.2轉盤齒輪的結構和尺寸
齒輪與轉盤可做成一體，材料都是HT15-33。由于強度較容易磨損，故模數(shù)可選擇大一些，現(xiàn)定為m=4毫米，這樣就可以保持一定的壽命。與其配合的小齒輪，故可以用35號鋼調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù),若取小齒輪數(shù)，從而可以算出它們的幾何尺寸（見圖7）
小齒輪分度圓直徑
大齒輪分度圓直徑
小齒輪齒頂圓直徑
大齒輪齒頂圓直徑
小齒輪齒根圓直徑
小齒輪齒根圓直徑
由于齒輪是鑄造齒輪，又是開式傳動方式，取齒寬系數(shù)，則齒寬，取B=30毫米；
中心距
小齒輪，應做成實心結構，其孔徑由與其相配的軸的結構尺寸決定；大齒輪，應做成輻板式結構。由于它和轉盤做成一體，六個?？渍每勺鳛辇X輪輻板上的孔，中間的孔徑由滑桿的直徑?jīng)Q定。
在決定齒輪尺寸時，還要考慮攪拌箱的結構。由圖可以看大哦，如果兩齒輪中心距a太小，勢必就會縮小攪拌箱的直徑。上面決定的a=252毫米對攪拌箱來說上合適的。結構尺寸如圖：
圖5.1轉盤齒輪
5.3曲柄（偏心輪）滑塊（滑桿）機構的結構尺寸
見圖5.1，此處偏心輪的偏心距即相當于曲柄長度a，滑桿即相當于滑塊，畫成簡圖，如圖5.2。它是屬于對心曲柄滑塊機構。
（1） 偏心距的確定
見圖3.7可見，滑桿上下往復移動的行程S，要等于?？椎母叨群蜎_頭在?？淄獾囊欢尉嚯x之和，即S=100+60=160毫米。參考平面連桿機構部分，S=2a，見圖5.2，得到：
（2） 具體結構 （見圖5.3）
圖5.2曲柄連桿示意圖
圖5.3曲柄連桿機構結構圖
偏心輪用平鍵，止退墊圈，圓螺母固定在軸上，凡是用此種方法固定的，都要求軸頸長度比輪轂孔長度短。為了使螺母不與連桿相碰，將偏心輪設計成凹坑，將螺母置于凹坑中，凹坑直徑可比止退墊圈直徑大。偏心輪不宜做的太厚，可在之間。為了增加與軸的配合部分長度，還必須設計一凸緣。偏心輪外圓與偏心銷孔之間的壁厚考慮為15毫米左右，因此可以算出偏心輪的外圓直徑為210毫米。偏心輪的結構與尺寸見圖5.4。
圖5.4偏心輪的結構
圖5.5 曲柄連桿機構
（3）決定連桿的長度和尺寸
曲柄滑塊機構存在的條件是：曲柄的長度a要小于或等于連桿的長度b,見圖5.5，即。在設計時，一般取最小的傳動角適當?shù)倪x的偏大一些，為此，將選為70度。則連桿的長度為：
（4）偏心銷的裝配
連桿與偏心銷的裝配其摩擦部分用銅套。銅套的厚度根據(jù)經(jīng)驗一般取，銅套的長度，d為銅套的內(nèi)徑25毫米，則
??；
取L=30毫米。
在決定銅套內(nèi)徑的公差時，要特別注意當銅套壓入連桿孔時銅套內(nèi)徑的縮量約為銅套外徑過盈量的0.8~0.9（這里指的是薄壁銅套），因此在確定銅套尺寸時，要適當加大銅套的內(nèi)徑與軸配合的間隙，其加大量由計算得到，見圖5.6。
圖5.6薄壁銅套壓入前后的間隙變化
5．4錐齒輪的結構尺寸
在決定錐齒輪的尺寸之前，先要確定以下一些條件：
（1） 該齒輪速比故二齒輪的齒數(shù)相等，，初步選定為20，即=20；
（2） 該齒輪的受力較大，故材料選用鑄鋼ZG35；
（3） 該齒輪的傳動功率是第Ⅲ軸的功率，。
根據(jù)上列一些條件就可以求錐齒輪的模數(shù)，其求法如下：
1） 求錐齒輪的當量齒數(shù)
式中 Z------錐齒輪齒數(shù)； Z=20
-----分度圓錐角。
則
2） 代入上式得
3） 根據(jù)求齒形系數(shù)Y
4） 查表可得齒形系數(shù)Y=0.282；
5） 根據(jù)齒輪材料求
6） 查表查的鑄鋼單向工作時的=16.5公斤/毫米，因為是開式傳動，所以將降低20使用，得
7） 求Y值
8） 得Y
9） 求齒寬系數(shù)
一般選取
求錐齒輪平均模數(shù)
由上述一些條件查得=4.5；
求錐齒輪大端模數(shù)m
由于5.4不是標準模數(shù)，故實際選用m=6。
確定了錐齒輪的模數(shù)，齒數(shù)，，就可以根據(jù)計算幾何尺寸，計算方法如下；
分度圓錐角
齒頂高
齒根高 =1.2m=1.2 6=7.2毫米
齒高 h=+=6+7.2=13.2毫米
分度圓直徑 d=mz=620=120毫米
齒頂直徑
齒根圓直徑
錐距
齒寬
齒頂角
齒根角
齒頂圓錐角
齒根圓錐角
圖 5.7錐齒輪的各部分尺寸
錐齒孔的直徑由與其配合的軸徑?jīng)Q定，現(xiàn)取為=40毫米，則孔徑也是40毫米；
輪轂直徑
輪轂寬度
圖 5.8一對相嚙合的錐齒輪
5.5直齒圓柱齒輪的結構和尺寸
一般來說，轉速高，轉矩就小，模數(shù)也就可以小一些。齒輪5，齒輪6轉速低，并已選定模數(shù)m=4，這里的齒輪1，齒輪2轉速較高，模數(shù)相應的就該小一些，現(xiàn)在確定為m=3.又根據(jù)i2=7,確定齒數(shù)z1=17,則z2=17x7=119.至于他們的幾何尺寸和結構，設計和計算方法和轉盤齒輪一樣，這里不在重復。大齒輪2的結構如圖5.9所示。
圖5.9大齒輪結構圖
5.6帶輪的結構和尺寸
已知帶所傳遞的名義功率N電=1.1千瓦，根據(jù)“七，帶傳動”部分表7-4計算如下：
由表7-5，選取工作情況系數(shù)KI=1，則計算功率N計=KIxN電=1.1千瓦
根據(jù)N計=1.1千瓦和N電=1410轉/分，由圖7-9查的為O型膠帶，但考慮到農(nóng)村使用情況，工作條件較差，日曬雨淋，膠帶容易失效，故選用A型膠帶。
參考表7-3和7-6，選取小帶輪直d1=100毫米：大帶輪直徑d2=ixd1=4x100毫米；驗算 <25米/秒，故合用；
初定中心距a0(見公式7-2)，
0.7（d1+d2）
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