棉桿鍘切機設計含開題及6張CAD圖,棉桿鍘切機,設計,開題,cad 棉桿鍘切機的設計 開題報告正文 一、 本課題的研究背景 1、 目的和意義： 農業(yè)機械化是建設現(xiàn)代農業(yè)的重要物質基礎，是先進生產(chǎn)力的代表，是提高農業(yè)勞動生產(chǎn)率的主要手段。農業(yè)機械化是農業(yè)科學技術推廣應用的重要載體，是農業(yè)現(xiàn)代化的必然過程，加快發(fā)展農業(yè)機械化是推進城鎮(zhèn)化建設，全面建設農村小康社會的重要舉措，加快發(fā)展農業(yè)機械化也是保護和提高糧食綜合生產(chǎn)能力，增加農民收入的重要措施。一是通過農業(yè)機械，可以代替人工，使大量的農村勞動力從繁忙的農業(yè)勞動中解脫出來，使其投入到產(chǎn)業(yè)中，增加農民收入；二是通過實施精量播種、機械施肥、秸稈機械還田等機械化節(jié)本增效農業(yè)技術，降低農業(yè)生產(chǎn)成本；三是通過拓寬農機維修、銷售服務市場，吸納農村剩余勞動力。 隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，我國能源危機和環(huán)境污染問題越來越突出，引起人們普遍關注。正在開展的社會主義新農村建設，也要求農村在能源和環(huán)境兩方面取得突破。農作物秸稈是重要的生物質能源，又是豐富的資源，棄之則廢，用之則貴，而棉桿在地區(qū)又是隨處可見。利用同時具有能源和環(huán)保效益的秸稈沼氣技術獲取生物質能源，是農作物秸稈的資源化利用一條非常有潛力的途徑。 （1）綜合機械設計制造課程和其它有關必修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識去分析和解決棉桿鍘切設計問題，并使所學專業(yè)知識得到進一步鞏固和深化。 （2）學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算的能力。 （3）通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養(yǎng)機械設計的基本技能 2、國內外研究現(xiàn)狀 對棉桿進行切碎和撕裂破秸等機械預處理，可以提高其厭氧消化的產(chǎn)氣量和甲烷含量，是提高農作物秸稈的利用率和產(chǎn)氣率的一種有效的手段，成為目前秸稈沼氣利用研究的重要內容。對秸稈進行切碎和撕裂破秸等預處理的加工機械，主要應用于畜牧業(yè)，加工開發(fā)農作物秸稈等非常規(guī)飼料。國外以發(fā)展自動化程度高、通用性好的大型機具為主，大幅度提高了生產(chǎn)效率，其配套動力大多在75kW以上。國內處理秸稈飼料的主要加工機具有鍘草機、粉碎機、揉碎機、揉切機、打捆機等。 實際調查顯示，現(xiàn)有農作物秸稈加工機械配套動力要求高，且由于農作物秸稈的飼料利用價值較高，大多數(shù)秸稈飼料加工機具都是根據(jù)玉米秸稈的特性設計制造。然而，在部分地區(qū)，農村戶用沼氣池利用秸稈作為發(fā)酵原料時，以棉桿和麥秸為主，由于農作物秸稈的物理機械特性與稻草具有非常顯著的差別，故現(xiàn)有的秸稈加工機械不適合農村戶用，功能單一，且對棉桿和麥秸不能實現(xiàn)順利加工。 二、本課題的研究目標、特色之處、預期成果 1.研究目標： 通過對棉桿的加工成型，包括棉桿的成型、濕度和長度的分析，研究設計一種小型，易操作，生產(chǎn)成本低，結構簡單，性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高的棉桿鍘切機。 2.特色之處： 它研究的重點就是在設計啟動系統(tǒng)，執(zhí)行部件，控制部分、傳動系統(tǒng)。 3.預期成果： 用CAD繪出一套零件圖，寫出一份完整的設計說明書。 3、 本課題的主要研究內容 1、 本課題的主要研究內容 （1）傳送裝置：該機具僅用一臺電機，要使喂料、鍘切兩大裝置能夠同時運轉，且達到國家標準要求的轉速，傳動路線的設計至關重要。開式結構使得整臺機具無需使用齒輪變速箱體，不僅結構十分緊湊，而且節(jié)約了成本，降低了整機造價。 （2）喂料裝置：棉桿鍘切機機喂料裝置的功能，是將棉桿以一定的速度向鍘切裝置送進，并壓實夾持住棉桿以利切斷。為了保證切割整齊，要求喂料過程中物料層無相對滑動，并在物料厚度變化時，保證夾緊棉桿。喂料裝置的結構和性能直接影響整臺機具的喂入均勻性、連續(xù)性以及加工質量和生產(chǎn)率。 （3）鍘切裝置：鍘切裝置是棉桿鍘切機的關鍵部件，鍘切機有多種形式，合理選擇鍘切裝置的結構，優(yōu)化其工作參數(shù)具有重要意義?？紤]到工作對象為含水率較低的棉桿和麥秸，物料纖細柔韌，不易切斷，切割速度不宜過高，切割副(動刀片與定刀片)要銳利，間隙小，喂入量不宜過大，而且機具為農村戶用的中小機型。 2、本課題要解決的關鍵問題 （1）實現(xiàn)喂料裝置的設計 （2）對鍘切裝置的設計 （3）對整體傳動系統(tǒng)的設計 解決的思路如下： （1）根據(jù)生產(chǎn)要求和自動化程度選擇合適的動力源。 （2）確定傳動機構和執(zhí)行機構。 （3）通過受力要求計算出機構中各個零件的尺寸大小，型號等。 （4）畫出裝配圖。 （5）對受力部件，零件尺寸進行校核計算。 3、本課題的可行性分析 （1）該方案的設計主要用于農村家庭，環(huán)保衛(wèi)生、節(jié)省體力、節(jié)約能源，為棉桿的開發(fā)利用創(chuàng)造了條件，為農作物秸稈沼氣提供技術支持。 （2）學院指導老師從事機械開發(fā)設計研究多年，有豐富的設計經(jīng)驗和深厚的知識根基，可以為本課題的順利實施提供很好的技術支撐。 （3）現(xiàn)代計算機輔助設計軟件可以實現(xiàn)運動仿真，力學分析等各種設計工作，為本課題提供了有力的分析工具，本人經(jīng)學習后已熟練掌握了CAD的應用。 （4）在校期間系統(tǒng)的學習了機械設計專業(yè)知識。 （5）塔里木大學具有相關軟硬件設備，可以提供軟硬件支持。 四、本課題實施的進度安排及具體內容 第1-3周，查閱相關文獻，撰寫開題報告。 第4-6周，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況確定棉桿鍘切機的設計方案。 第7-9周，根據(jù)工作要求，設計并查閱相關手冊，選擇和設計各零部件。 第10-12周，運用AUTOCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 第13-14周，從工藝性能，經(jīng)濟性能，使用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價，校核修正，完成產(chǎn)品說明書。 第15周，整理資料，準備答辯。 五.完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 所必須的工作條件：有固定設計場所、一臺可上網(wǎng)的計算機及CAD軟件、office軟件、繪圖圖板等. 解決辦法：由學院提供設計場所、測量工具，其他條件均已具備。 六、參考文獻 [1]吳宗澤.機械設計實用手冊[M].化學工業(yè)出版社. [2]《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組.機械設計手冊（中冊）[M].化學工業(yè)出版社,1982:763. [3]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第2卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:11-13. [4]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第3卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.80. [5]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第3卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157. [6]海燕,劉向陽.秸稈飼料加工機械現(xiàn)狀及進展.[期刊論文]糧油加工與食品機械,2003.06. [7]王森華,李行.我國粗飼料加工機械的發(fā)展概述.[期刊論文]糧油與食品機械,2000.09. [8]鄒慧君主編.機械原理課程設計手冊.高等教育出版社,1998. [9]趙松年主編.現(xiàn)代機械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設計,2000. [10]楊家軍主編.機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計.華中理工大學出版社,2000. [11]張春林主編.機械創(chuàng)新設計.機械工業(yè)出版社,1999. [12]卜炎主編.機械傳動裝置設計手冊(上冊),機械工業(yè)出版社.1999. [13]鄒慧君主編.機械原理.北京.高等教育出版社,1999. [14]付敏良,夏吉慶.秸稈飼料鍘切揉碎機的設計.[期刊論文].農機化研究,2009.3. [15]耿紅.青飼機鍘切裝置若干參數(shù)的探討.農牧與食品機械,1986.5. 學生簽名 2011 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 XXXXX XXXXXX（設計）任務書 學院 班級 學生姓名 學號 課題名稱 棉桿鍘切機的設計 起止時間 20XX年 3月 1日——20XX年5月 28日（共14周） 指導教師 職稱 課題內容 設計棉桿鍘切機，主要能完成棉桿送料、鍘切等功能。 1. 選擇動力形式，設計傳動裝置和工作裝置。 2. 繪制二維裝配圖和零件圖。 擬定工作進度（以周為單位） 第1-3周 查閱相關文獻，撰寫開題報告。 第4-6周 根據(jù)當?shù)貙嶋H情況確定棉桿鍘切機機的設計方案。 第7-9周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關手冊，選擇和設計各零部件。 第10-12周 運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 第13-14周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。 第15周 完成設計說明書。 第16周 答辯。 主要參考文獻 [1]吳宗澤.機械設計實用手冊[M].化學工業(yè)出版社. [2]《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組.機械設計手冊（中冊）[M].化學工業(yè)出版社,1982:763. [3]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第2卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:11-13. [4]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第3卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.80. [5]機械設計手冊編委會.機械設計手冊(第3卷)[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157. [6]海燕,劉向陽.秸稈飼料加工機械現(xiàn)狀及進展.[期刊論文]糧油加工與食品機械,2003.06. [7]王森華,李行.我國粗飼料加工機械的發(fā)展概述.[期刊論文]糧油與食品機械,2000.09. [8]鄒慧君主編.機械原理課程設計手冊.高等教育出版社,1998. [9]趙松年主編.現(xiàn)代機械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設計,2000. [10]楊家軍主編.機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計.華中理工大學出版社,2000. [11]張春林主編.機械創(chuàng)新設計.機械工業(yè)出版社,1999. [12]卜炎主編.機械傳動裝置設計手冊(上冊),機械工業(yè)出版社.1999. [13]鄒慧君主編.機械原理.北京.高等教育出版社,1999. [14]付敏良,夏吉慶.秸稈飼料鍘切揉碎機的設計.[期刊論文].農機化研究,2009.3. [15]耿紅.青飼機鍘切裝置若干參數(shù)的探討.農牧與食品機械,1986.5. 任務下達人（簽字） 同意按此計劃進行設計 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 棉桿鍘切機設計 前言 隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，我國能源危機和環(huán)境污染問題越來越突出，引起人們普遍關注。正在開展的社會主義新農村建設，也要求農村在能源和環(huán)境兩方面取得突破。農作物秸稈是重要的生物質能源，又是豐富的資源，棄之則廢，用之則貴，而棉桿在地區(qū)優(yōu)勢隨處可見。利用同時具有能源和環(huán)保效益的秸稈沼氣技術獲取生物質能源，是農作物秸稈的資源化利用一條非常有潛力的途徑。 實際調查顯示，現(xiàn)有的農作物加工機械配套的動力要求高，耗能比較大，不適合農村及偏遠的山區(qū)使用?，F(xiàn)通過對棉桿的加工成型和長度的分析，研究設計一種小型，易操作，生產(chǎn)成本低，結構簡單，性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高的棉桿鍘切機。 目 錄 1棉桿鍘切機的綜述及發(fā)展前景..................................................1 1.1農業(yè)機械在現(xiàn)代化建設中的作用..........................................1 1.2棉桿鍘切機簡介........................................................1 1.3市場前景分析..........................................................1 2整機總體設計方案............................................................1 2.1實現(xiàn)原理介紹..........................................................1 3傳動機構設計................................................................2 3.1電動機的選擇..........................................................2 3.2錐齒輪的設計..........................................................3 3.2.1選擇齒輪材料及精度等級..........................................3 3.2.2按接觸疲勞強度設計小齒輪分度直徑................................3 3.2.3計算主要尺寸與參數(shù)..............................................4 3.3圓柱齒輪的設計........................................................5 3.3.1選定精度材料及齒數(shù)..............................................6 3.3.2按齒面接觸強度計算..............................................6 3.3.3計算具體參數(shù)....................................................6 3.3.4按齒根彎曲強度設計..............................................7 3.3.5幾何計算........................................................8 3.4軸的設計..............................................................9 3.4.1主軸Ⅰ的設計....................................................9 3.4.2傳動軸Ⅱ的設計.................................................11 3.4.3傳動軸Ⅲ、Ⅳ的設計.............................................11 3.5軸的校核.............................................................12 3.5.1主軸Ⅰ的校核...................................................12 3.6V帶傳動的設計........................................................15 3.6.1V帶輪的設計要求和材料..........................................15 3.6.2V帶輪的結構....................................................15 3.6.3相關計算.......................................................15 3.6.4帶輪的結構設計.................................................16 4刀的設計...................................................................16 4.1切割與粉碎...........................................................16 4.2切刀的設計...........................................................16 4.2.1切刀的材料.....................................................16 4.2.2對于切刀的要求.................................................16 4.2.3選用或設計刀片時應滿足的要求...................................16 4.3刀的滑切與正切分析...................................................16 4.4鉗住物料的條件分析...................................................17 4.5刀的安裝.............................................................18 5進給機構與機架的設計.......................................................19 5.1進給機構的設計.......................................................19 5.2機架的設計...........................................................19 6總結.......................................................................20 致謝........................................................................21 參考文獻....................................................................22 棉桿鍘切機的綜述及發(fā)展前景 1.1農業(yè)機械在現(xiàn)代化建設中的作用 農業(yè)機械化是建設現(xiàn)代農業(yè)的重要物質基礎，是先進生產(chǎn)力的代表，是提高農業(yè)勞動生產(chǎn)率的主要手段。農業(yè)機械化是農業(yè)科學技術推廣應用的重要載體，是農業(yè)現(xiàn)代化的必然過程，加快發(fā)展農業(yè)機械化是推進城鎮(zhèn)化建設，全面建設農村小康社會的重要舉措，加快發(fā)展農業(yè)機械化也是保護和提高糧食綜合生產(chǎn)能力，增加農民收入的重要措施。一是通過農業(yè)機械，可以代替人工，使大量的農村勞動力從繁忙的農業(yè)勞動中解脫出來，使其投入到產(chǎn)業(yè)中，增加農民收入；二是通過實施精量播種、機械施肥、秸稈機械還田等機械化節(jié)本增效農業(yè)技術，降低農業(yè)生產(chǎn)成本；三是通過拓寬農機維修、銷售服務市場，吸納農村剩余勞動力。 1.2棉桿鍘切機簡介 該機構屬于一種多功能的桿料加工機具，特別適于對桿類物料的切斷加工，也可作為薯類淀粉加工機具使用。 本實用于新型的目的是提供一種可將棉桿，一次加工成塊粒狀的棉桿鍘切機，同時具有同時在加工棉桿時采用輥壓輪進給，大大提高了送料時的人身安全。它有結構簡單，適應性強的特點，能充分滿足農村，特別是山區(qū)農村推廣。 1.3市場前景分析 經(jīng)過市場調研發(fā)現(xiàn)。很少有適合小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個體農戶要求的小型棉桿鍘切機。并且這些棉桿鍘切機還具有以下缺點： （1）大多數(shù)棉桿鍘切機只能單獨切割莖桿類物料。 （2）切割刀刃為直刃、切割剛度低、對棉桿的切割性能差。 （3）用手喂入桿料類物料安全性差。 （4）塊料切碎時切碎均勻度差。 故我們設計一種能滿足小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個體農戶要求。切割性能好，操作安全的小型棉桿鍘切機。 解決的思路如下： （1）根據(jù)生產(chǎn)要求和自動化程度選擇合適的動力源。 （2）確定傳動機構和執(zhí)行機構。 （3）通過受力要求計算出機構中各個零件的尺寸大小，型號等。 （4）對鍘切裝置的設計。 （5）對整體傳動系統(tǒng)的設計。 2整機總體設計方案 2.1實現(xiàn)原理介紹 該機主要由傳動軸Ⅰ裝在其一端的變速錐齒輪和傳動軸Ⅱ上的變速錐齒輪和直齒輪及進給軸Ⅲ、Ⅳ，裝在支撐固定它們的機架下部的電動機，主動輪及傳動皮帶，加之安裝在機架上的喂料臺，進料斗，機殼等構成，切碎機構由安裝在傳動軸一端的切碎刀盤及其上的動刀片，加之固定在機架相應位置上，能在刀盤轉動過程中，與動片構成剪切動作的定刀片構成。傳動軸安裝在機架上，動力由機架下部的電動機及其主動輪，通過皮帶傳給安裝在傳動軸一端的從動輪，驅動傳動軸運轉使安裝在中部的切刀盤工作。機架上靠切碎刀盤一側，制作了切碎機構喂料臺、自動進給輥壓輪及刀盤罩；主動輪與從動輪間套有皮帶防護罩；機架下部制作了切碎，切斷物料的出料斗。其中，喂料臺，刀盤罩、機殼、進料斗、皮帶防護罩，出料斗均連接固定在機架上。 使用時，將棉桿放在喂料臺上，由輥壓輪自動將料送入刀盤罩內，動刀片隨刀盤的旋轉和固定在機架上的定刀片配合，將物料切碎。即可滿足使用者要求。 傳動原理如圖2-1所示。 圖2-1傳動原理簡圖 1. 電動機2.小v帶輪3.v帶4.大v帶輪5.軸承座7.主軸Ⅰ8.切碎刀盤9.動刀片10.小錐齒輪11.大錐齒輪12.小圓柱齒輪13.大圓柱齒輪14.換向圓柱齒輪Ⅰ15.換向圓柱齒輪Ⅱ16.傳動軸Ⅱ17.傳動軸Ⅳ18.傳動軸Ⅲ（注：圖中箭頭表示各軸的轉動方向） 2.2整體傳動比分析計算 在本設計中，考慮到實際情況，主軸轉速在400r/min為宜。以下為具體計算分析過程。 因為設計任務提供的電動機是1500r/min、功率是0.55kw。根據(jù)帶輪傳動比的要求（一般傳動比在2～4為宜）現(xiàn)選傳動比為3.9。則主軸轉速為 =1500r/min/3.9=384.6r/min 現(xiàn)初步選擇輥壓輪的直徑為40mm，對切削的物料長度定為10mm。現(xiàn)在來分析主軸Ⅰ到傳動軸Ⅲ、Ⅳ之間的傳動比。 因為輥壓輪的轉動是由軸Ⅲ、Ⅳ提供的，所以軸Ⅲ、Ⅳ的轉速相等，轉向相反。 考慮到在實際中料在傳送過成中的打滑，所以上述進料速度在現(xiàn)實中是可以做到的。 在主軸Ⅰ與軸Ⅲ、Ⅳ之間有一對錐齒輪的減速和一對直齒輪的減速，考慮到各對齒輪傳動比的適宜范圍，現(xiàn)取錐齒輪的傳動比i=2,圓柱齒輪的傳動比i=3(考慮到計算和設計時的方便)。 3傳動機構設計 3.1電動機的選擇 考慮到設計的棉桿鍘切機適用對象為小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個體農戶,故電動機電壓應選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動力不是很大,選用小功率的電動機。 綜合各方面因素,選用YL系列電動機。 YL系列電動機是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動及運轉性能優(yōu)越等特點,符合國際標準IEC的有關規(guī)定,并實現(xiàn)同一機座號單、三相異步電動機等級相同,提高了單、三相電動機的互換性和通用性,被廣泛應用于冷凍機、泵、風機、,小型機床以及農副業(yè)和家用電器等方面。 電動機的主要參數(shù)： 型號:YL801-4 電壓:220V 功率:0.55KW 同步轉速:1500r/min 頻率:50HZ 效率:68% 功率因數(shù):0.92外形尺寸:295165200 電動機的安裝方式： 選擇IBM3型 3.2錐齒輪的設計 選用直齒錐形齒輪,取錐齒輪傳動效率=0.95。 小錐齒輪傳動功率為P=0.5225,轉速n=384.6r/min.傳動比i=2。 3.2.1選擇齒輪材料及精度等級 小齒輪用45調質,齒面硬度200-230HBS。 大齒輪用45調質,齒面硬度170-200HBS。 根據(jù)齒面硬度中值,按參考資料中MQ線查得小齒輪=565MPa；大齒輪=545MPa。 根據(jù)實際工作情況，選定精度等級為8級精度。 3.2.2按接觸疲勞強度設計小齒輪分度直徑 （3.1） （1）小齒輪傳遞的轉矩T T=9550P/n=95500.5225/384.6=12.97N·m （2）齒數(shù)比 u=i=2 （3）配對材料系數(shù)C；查參考資料,得C=1 （4）載荷系數(shù) 根據(jù)載荷情況,齒輪精度和齒輪結構位置取K=1.5 （5）許用應力 =0.9=0.9565=509MPa =0.9=0.9545=491MPa 取小值,所以==491MPa （6）計算小齒輪分度圓直徑d =52mm （3.2） 3.2.3計算主要尺寸與參數(shù) （1）選定小齒輪齒數(shù)z 由參考資料,并根據(jù)小齒輪直徑,齒面硬度選定z=20,則z= zu=40 （2）確定模數(shù)m =52/20=2.6mm；取標準值m=2.5mm （3）計算分度圓直徑, =m z=50mm =m z=100mm （4）計算分錐角, =arc tan(z/ z)=arc tan(20/40)=26.565° =90°-=63.435° （5）計算錐距R R===55.9mm （3.3） （6）計算輪齒寬度b 取=0.33；b=R=55.9=18.447mm；取b=20mm （7）計算齒頂圓直徑, ==12.5=2.5m ===54.59mm =102.2mm （8）計算平均圓周速度 =41.75mm =0.84m/s 在理論上齒輪副分析中側隙為零，但實際中齒輪運行中會齒型會變大（溫度上升）。要是在常溫沒側隙就會咬死，而且為了在齒輪的側隙上留下空間儲油。在齒型變到最大時也要留有空間給儲油。所以都會有側隙。有側隙也有缺點就是當齒輪副轉換轉向時會帶來回程誤差和沖擊。但不同場合的齒輪副的側隙要求不同，像儀表為了減小回程誤差就要小側隙，而經(jīng)常轉換轉向的地方防止沖擊過大也要小側隙。錐齒輪在運行的時候會發(fā)熱，溫度上升，齒就會變大，而且齒面不可能做到絕對的精確，可能會產(chǎn)生公差，為了保證工作的時候不會卡死，齒輪傳動中必須要有間隙。 表3-1錐齒輪傳動參數(shù) 參數(shù) 代號 參數(shù)值 小齒輪 大齒輪 齒形角 20° 20° 大端面模數(shù) m 2.5 2.5 傳動比 i 2 2 齒數(shù) z 20 40 分錐角 26.565° 63.435° 分度圓直徑 d 50 100 錐距 R 55.9 55.9 齒寬系數(shù) 0.33 0.33 齒寬 b 20 20 齒頂高 2.5 2.5 齒高 h 5.5 5.5 齒根高 3 3 齒頂圓直徑 54.5 102.2 齒根角 3.07° 3.07° 齒頂角 3.07° 3.07° 頂錐角 29.635° 66.505° 根錐角 23.495° 60.365° 安裝距 A 72 53 外錐角高 48.88 22.76 3.3圓柱齒輪的設計 選取傳動比i=3,工作壽命10年,每天工作1小時,每年工作300天,根據(jù)上述表述知小齒輪轉速=384.6/2=192.3r/min,選取錐齒輪傳動效率=0.95,則功率=0.52250.95=0.496375kW。 3.3.1選定精度材料及齒數(shù) （1）選8級精度。 （2）由參考資料選取小齒輪材料為45鋼(調質),齒面硬度為200-230HBS；選取大齒輪材料為45鋼(調質),齒面硬度為170-200HBS。 （3）選小齒輪齒數(shù)=24；選大齒輪齒數(shù)。 3.3.2按齒面接觸強度計算 （1） 計算小齒輪傳遞的轉矩 （3.4） （2） 試選取載荷=1.3 （3）由參考資料選取齒寬系數(shù) =0.5 （4）由參考資料查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa （5）由參考資料圖按齒面硬度中值查得小齒輪的接疲勞強度極限為=565MPa, 大齒輪的接疲勞強度極限為=545MPa. （6）由參考資料式計算應力循環(huán)次數(shù) （7）由參考資料查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95； =1.0 （8）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，由參考資料得 =536.75MPa （3.5） =545MPa （3.6） 3.3.3計算具體參數(shù) （1）試算小齒輪分度圓直徑 ,代入中較小值 =50.58mm （2）計算圓周速度v =0.51m/s （3）計算齒寬b =25.29mm （4）計算齒寬與齒高這比b/h 模數(shù) =50.58/24=2.1mm 齒高 =4.725mm b/h=25.29/4.725=5.35 （5）計算載系數(shù) 根據(jù) v=0.51m/s,8級精度,由參考資料[1]圖10-8查得動載荷系數(shù) 假設,由參考資料[1]表10-3查得=1.2 由參考資料查得使用系數(shù)=1 由查得8級精度,小齒輪相對支承皮懸臂時, =1.278 由b/h=5.35,,查參考資料得=1.22；故載荷系數(shù) （6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由參考資料得 （7）計算模數(shù)m =54.83/24=2.28mm 3.3.4按齒根彎曲強度設計 （1）由參考資料得彎曲強度的設計公式為 （3.7） （2） 確定公式內的各種計算數(shù)值 由參考資料查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限,大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由參考資料查得彎曲疲勞壽命系數(shù), 計算彎曲疲勞許用應力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由參考資料得 =373.2MPa =364MPa （3） 計算載荷系數(shù)K （4）查取齒形系數(shù) 由參考資料查得, （5） 查取應力校正系數(shù) 由參考資料查得, （6）計算大、小齒輪的,并加以比較 ； 小齒輪的數(shù)值大,用小齒輪的數(shù)值 （7）設計大小齒輪齒數(shù) =1.448mm （3.8） 對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.448并就近圓整為標準值1.5,按接觸強度算得的分度圓直徑54.83mm算出小齒輪齒數(shù)：=54.83/1.5=36.5?。淮簖X輪齒數(shù) 。 3.3.5幾何計算 （1）計算分度圓直徑8 ； （2）計算中心距 （3）計算齒輪寬度 ，取, （考慮到實際需要） 3.3.6驗算 ； 經(jīng)過驗算，合適。 表3-2圓柱齒輪傳動參數(shù) 參數(shù) 代號 參數(shù)值 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 1.5 1.5 壓力角 20° 20° 傳動比 i 3 3 齒數(shù) z 36 108 分度圓直徑 d 54 162 齒頂高 1.5 1.5 齒根高 1.875 1.875 齒頂圓直徑 57 165 齒根圓直徑 50.25 158.25 齒距 p 4.71 4.71 齒厚 s 2.355 2.355 齒槽寬 e 2.355 2.355 頂隙 c 0.375 0.375 標準中心距 a 108 3.4軸的設計 3.4.1主軸Ⅰ的設計 （1） 選定主軸Ⅰ上的功率,轉速和轉矩取皮帶輪傳動的效率η=0.95，則 kW r/min 于是N·mm （2） 初步確定軸的最小直徑 先按參考文獻初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調質處理. 根據(jù)參考文獻取,于是得 mm，主軸的最小直徑顯然在軸的兩端。 （3） 軸的結構設計 根據(jù)最小直徑，考慮到軸的剛度和震動，現(xiàn)取 mm.為了滿足皮帶輪上的軸向定位要求,I-II軸段右端需制一軸肩,故取II-III段直徑為mm.由于皮帶輪的尺寸L=28,現(xiàn)取 mm，初步選取軸承座型號為SN508。 表3-3主軸的主要參數(shù) d g A 35 40 80 33 68 圖3-1主軸Ⅰ的具體尺寸 由于A=68,現(xiàn)取mm ，mm，mm 因為mm,取 mm 由于摩碎輥筒的寬度為140m,現(xiàn)取 mm 摩碎輥筒采用軸肩定位,取 mm 考慮到安裝防護罩,取 mm 考慮到刀盤座的寬度,現(xiàn)取 mm 因為錐齒輪的齒寬B=20mm,現(xiàn)初步取 mm 考慮到安裝和基本尺寸,取 mm 3.4.2傳動軸Ⅱ的設計 （1） 計算功率﹑轉速和轉矩 kW r/min N·mm （2） 確定最小直徑 選取軸的材料為45鋼,調質處理,根據(jù)參考文獻取 于是得 mm 現(xiàn)取最小直徑為20mm。 圖3-2傳動軸Ⅱ的具體尺寸 3.4.3傳動軸Ⅲ、Ⅳ的設計 由于進給軸的轉速與負載都比較小,所以不做具體計算,由整體設計決定其尺寸,具體尺寸如圖3-3、圖3-4所示。 圖3-3轉動軸Ⅲ的具體尺寸11 圖3-4傳動軸Ⅳ的具體尺寸 3.5軸的校核 3.5.1主軸Ⅰ的校核 圖3-5主軸Ⅰ的受力立體圖 （1） 扭矩的計算 設皮帶輪傳遞的功率為0.55kW,刀傳遞的功率為總功率的一半,即 kW.切刀傳遞的功率為kW.錐齒輪傳遞的功率是0.092kW. 由參考文獻有 N·m N·m N·m N·m 圖3-6扭矩圖 （2） 彎矩的計算 受力分析如圖3-7、圖3-8所示 圖3-7H平面受力圖 圖3-8V平面受力圖 N；N；N；N；N；N N N N 列方程求解 : ① ② 由①②解得 377.4N； 562N 同理列方程: ③ ④ 由③④解得 -178.5N； -383.5N 圖3-9V平面彎矩圖 圖3-10H平面彎矩圖 圖3-11彎矩總圖 （3） 校核軸的強度 通過彎扭圖可以明顯看出在輥筒處的彎扭強度最大。M=67492.6N·mm；T=13657N·mm 按第三強度理論，計算應力 因為由扭矩產(chǎn)生的彎曲應力是對稱循環(huán)變應力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉切應力則常不是對稱循環(huán)變應力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計算應力為 式中的彎曲應力為對稱循環(huán)應力。當扭轉應力為靜應力時，??；當扭轉切應力為脈動循環(huán)應力時，??；此處取 由參考文獻有 10.62MPa[] （3.9） 式中： 為軸的計算應力，單位為Mpa；M為軸所受的扭矩，單位為 N·mm；T為軸所受的扭矩，單位為N·mm；W為軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，此處W0.1；[]為對稱循環(huán)變應力時的軸的許用彎曲應力，由文獻查得45調質[]=60Mpa。 由以上計算可知軸的設計是安全的。 3.6V帶傳動的設計 3.6.1V帶輪的設計要求和材料 設計V帶輪時應滿足的要求有：質量?。唤Y構工藝性好，無過大的鑄造內應力，質量分布均勻，轉速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般應為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為HT200。 3.6.2V帶輪的結構 鑄鐵制V帶輪的典型結構有以下幾種形式：①實心式②腹板式③孔板式④橢圓輪輻式。 當帶輪的基準直徑2.5d(d為軸的直徑，單位為mm)時，可采用實心式； 300mm時，可采用腹板式（當100mm時，可采用孔板式）；300mm時，可采用輪輻式。 3.6.3相關計算 已知電動機的額定功率為0.55KW,轉速n1=1500r/min,選取傳動比為i=3.9,采用普通V帶傳動。 （1） 確定計算功率 由參考資料查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故P=KAP=1.10.55=0.605KW。 （2） 選取帶型 根據(jù)P，n 由參考資料確定選用Z型。 （3） 確定帶輪基準直徑 由參考資料取主動輪基準直徑 d=71mm則從動輪基準直徑 d=i d=3.971=276.9mm，根據(jù)參考資料取d=280mm。 按參考資料驗算帶的速度V==m/s=5.57<35m/s，帶的速度合適。 （4） 確定V帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù) 0.7(dd1+dd2),兩個支撐反力的合力的合力F將把被切物料沿刃口向外推出，即在切割時產(chǎn)生滑移，不能保證穩(wěn)定切割。 由圖4-2(b)知，由于此時<。的合力F指向刃口里面，即切割時合力F將把被切物料沿刃口向里面推，切割時不會產(chǎn)生滑移，能保證穩(wěn)定切割，提高效率。 由此可知，保證鉗住物料穩(wěn)定切割的條件是：鉗住角須小于物料與定刀片之間摩擦角之和，< 在本設計中刀與料的相對位置圖如圖4-3所示，進行鉗住物料條件的分析。 圖4-3刀與料的相對位置圖 由圖4-3可知，切刀在旋轉過程中，的最大值為，同時由經(jīng)驗可知，通常＝，＝，所以只要小于就可以了，顯然以上設計是滿足要求的，刀的安裝也是合理的。 4.5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，通過調節(jié)螺栓1、2、3、4來調整動刀片與定刀片的間隙。具體如下圖4-4所示。 圖4-4切刀簡圖 5進給機構與機架的設計 5.1進給機構的設計 本設計中采用輥壓輪對棉桿類物料進行進給，輥壓輪的外緣直徑為，轉速由前面的總體設計計算可知 ，V＝128.2mm/s。 在本設計中，采用雙槽重疊設計，外面鋼槽由3mm厚的鋼板焊成，在槽的兩側用厚鋼板加厚，然后鏜孔，軸Ⅲ、Ⅳ穿過孔而被支撐，軸Ⅲ、Ⅳ與輥壓輪用平鍵連接。在鋼槽內再插一個薄壁進料槽，槽的底面與水平面成10°傾斜，便于送料。 圖5-1進料槽及其進給輥壓輪 5.2機架的設計 在機架設計中，主體采用40×40×3的等邊對角鋼，均通過用手工電弧焊將其連接。在機架上表面放置一塊10mm厚的鐵板以便固定各零件，在機架的4個角上各加焊一塊40×40×10的厚鐵板，以便獲得足夠的強度來安裝運動輪。 6總結 通過以上的設計，讓我更加熟練的掌握了一般機械設計的步驟，通過查閱各種文獻資料也增長了各方面的知識。如刀具的設計和機架的設計，同時通過對切割機的設計。也讓自己深深體會到理論設計和實際需求之間曾在這一定的差距。在設計中不僅要從繪圖方面出發(fā)，還要考慮實際加工工藝。讓自己的設計在現(xiàn)實中是可行的。 在設計中通過使用各種材料，也進一步加深了對各材料的了解和使用場合。在繪圖中，在老師的指導和最后的修改中，也讓自己加深了各種繪圖中的技巧，并糾正了很多平時沒有注意到的畫法上的錯誤。在繪圖過程中的反覆修改，也讓自己深深體會到在設計和繪圖中必須要具有的嚴謹態(tài)度。 在對機架的設計中，第一次用到了等邊對角鋼和槽鋼以及熱軋鋼板，必須通過焊接將他們連接起來組成機架。在繪圖標注中,通過復習以前工程圖學中的焊接部分，讓自己對焊接符號的標注有了更深的了解。在齒輪箱體的設計中，也讓自己對鑄件有了一定的認識，加深了對鑄造過程中應該注意問題的理解。 總之，本次設計是收獲頗豐的。不僅第一次比較全面地運用了所學的專業(yè)知識，還學會了在設計中如何分析問題,解決問題。 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 承蒙丁羽老師的耐心指導，我順利地完成了我的畢業(yè)設計。在此深深感謝我的老師給予了我耐心的指導和幫助,表現(xiàn)了他對工作高度負責的精神，同時也感謝給我?guī)А懂嫹◣缀巍返睦钇嚼蠋?，《機械設計》的張函老師，《互換性與測量技術》的馬少輝老師，《先進制造技術》的張宏老師，沒有這些課程做基礎，是無法完成畢業(yè)設計，感謝你們！同時在CAD繪圖中，感謝丁羽老師提出的寶貴意見。 在我的設計過程中，還得到了眾多同學的支持和幫助，在此，我對這些同學表示我衷心的感謝和永遠的祝福！ 對于這次的畢業(yè)設計，還有許多美好的設想由于時間和自身因素無法得以實現(xiàn)，這不能不說是本次設計的遺憾之處。不過，至少它啟發(fā)了我的的思維，提高了我的動手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗，進一步鞏固了所學知識，這為我在以后的學習過程當中奠定了堅實的基礎。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅實的基礎。 最后感謝機械電氣化工程學院和我的母校四年來對我的大力栽培。 參考文獻 [1]吳宗澤.機械設計實用手冊[M].化學工業(yè)出版社. 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