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This design mainly aims at the design of the green feed cutting machine. Firstly, through to green fodder cutting machine structure and principle were analyzed. This analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, of the main parts were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn green fodder cutting machine assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key Words：Green feed, Cutting, Auger, Design 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 引 言 1 1.1研究背景及意義 1 1.2青飼料切割機(jī)類型 1 1.3市場前景分析 2 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2.1方案設(shè)計(jì) 4 2.2工作原理分析 4 3 進(jìn)料及切割裝置設(shè)計(jì) 5 3.1電機(jī)的選擇 5 3.2總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 5 3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算 5 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 5 3.2.3各軸的輸入功率 6 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 6 3.3 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6 3.3.1 V帶的基本參數(shù)計(jì)算 6 3.3.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 3.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8 3.4.1選精度等級、材料和齒數(shù) 8 3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10 3.4.4幾何尺寸計(jì)算 11 3.4.5驗(yàn)算 11 3.5軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) 12 3.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.5.2強(qiáng)度校核計(jì)算 12 3.6切割刀的設(shè)計(jì) 13 3.6.1切割刀的基本結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 13 3.6.2刀的安裝 16 3.7進(jìn)料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 17 4 出料裝置及機(jī)架的設(shè)計(jì) 19 4.1蝸桿減速機(jī)的選擇 19 4.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 4.2.1 V帶的基本參數(shù)計(jì)算 19 4.2.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 4.3出料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 21 4.4機(jī)架設(shè)計(jì) 22 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 附 錄 27 Ⅲ 1 引言 1 引 言 1.1研究背景及意義 近兩年來，飼料加工機(jī)械形勢看好，國產(chǎn)機(jī)型如割草機(jī)、摟草機(jī)、撿拾打捆機(jī)、青飼收獲機(jī)、鍘草機(jī)、揉搓機(jī)以及乳品機(jī)械等的銷量大幅增加，特別是青貯切碎機(jī)在去年出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。我國現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)市場上產(chǎn)品繁多、貨源充足，農(nóng)機(jī)購機(jī)熱情空前高漲。然而，據(jù)專家分析，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品還遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前農(nóng)村市場的需求。當(dāng)前的主要障礙不是農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的數(shù)量，而是技術(shù)性障礙。 飼料加工機(jī)械是建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，是提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段。隨著國家惠農(nóng)政策的不斷出臺，我國現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)市場上產(chǎn)品繁多、貨源充足，農(nóng)機(jī)購機(jī)熱情空前高漲。國產(chǎn)機(jī)型如割草機(jī)、摟草機(jī)、撿拾打捆機(jī)、青飼收獲機(jī)、鍘草機(jī)、揉搓機(jī)以及乳品機(jī)械等的銷量大幅增加，特別是青貯切碎機(jī)在去年出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。然而，據(jù)專家分析，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品還遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前農(nóng)村市場的需求。當(dāng)前的主要問題不是農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的數(shù)量，而是技術(shù)性與實(shí)用性的問題。在此基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)小型家用青飼料切割機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，能夠滿足大多數(shù)個(gè)體戶的需要。 1.2青飼料切割機(jī)類型 通過查閱資料，目前青飼料切割機(jī)主要如下四類： （1）臥式切割機(jī) 圖1-1所示是最常見的臥室切割機(jī)，砍刀片裝在電動(dòng)機(jī)的主軸上，通過電動(dòng)機(jī)提供給刀片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來切割青飼料，但是缺點(diǎn)是不能切割塊莖類飼料，同時(shí)刀片為直刃砍刀，消耗功率大，振動(dòng)也大。 （2）立式切割機(jī) 圖1-2所示是立式切割機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，缺點(diǎn)與方案一一樣，對能切割飼料的種類有限。 圖1-1 臥式切割機(jī) 圖1-2 立式切割機(jī) （3）臥式輥筒切碎機(jī) 圖1-3所示是臥式輥筒破碎機(jī)，有點(diǎn)是能很好切割塊莖，輥筒上的刀片拆卸也很方便，缺點(diǎn)是不能切割藤蔓類青飼料，所以他的使用也受到了很大的限制。 （4）臥式多功能切割機(jī) 圖1-4所示是臥式多功能切割機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是即能切割藤蔓類，又能切割塊莖類，缺點(diǎn)是，該設(shè)計(jì)在為了完成切割塊莖的目的是，過多裝入轉(zhuǎn)動(dòng)刀片，在拆卸刀片時(shí)，非常不便，并且過多的刀片也增加產(chǎn)品的成本。 圖1-3 臥式輥筒切碎機(jī) 圖1-4 臥式多功能切割機(jī) 1.3市場前景分析 經(jīng)過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)。很少有適合小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個(gè)體農(nóng)戶要求的小型青飼料切割機(jī)。并且這些青飲料切割機(jī)還具有以下缺點(diǎn)： （1）大多數(shù)青飼料切割機(jī)只能單獨(dú)切割塊狀飼料或莖桿類物料； （2）切割刀刃為直刃、切割剛度低、對多纖維莖桿的切割性能差； （3）用手喂入莖桿婁物料安全性差； （4）塊料切碎時(shí)切碎均勻度差； 故我們設(shè)計(jì)一種能滿足小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個(gè)體農(nóng)戶要求。切割性能好，操作安全的小型青飼料切割機(jī)。 23 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1方案設(shè)計(jì) 根據(jù)上述青飼料切割機(jī)類型，本次設(shè)計(jì)的青飼料切割機(jī)采用如下結(jié)構(gòu)： 圖2-1 青飼料切割機(jī)方案簡圖 2.2工作原理分析 工作時(shí)，青飼料從料斗投入后，首先在輸送螺旋的推動(dòng)下向右進(jìn)入切割滾筒進(jìn)行切割。切碎的青飼料落入出料斗在輸送螺旋的推動(dòng)下送出出料斗。 3 進(jìn)料及切割裝置設(shè)計(jì) 3 進(jìn)料及切割裝置設(shè)計(jì) 3.1電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 調(diào)查市場上現(xiàn)有青飼料切割機(jī)本次選用電機(jī)為Y100L1-4，其額定功率為2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min。 3.2總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算 滿載轉(zhuǎn)速 取除梗軸轉(zhuǎn)速為： 故V帶傳動(dòng)比為： 為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選V帶傳動(dòng)比：； 選取滾筒轉(zhuǎn)速為： 考慮結(jié)構(gòu)因素取兩級齒輪傳動(dòng)比分別為： 則：； ； 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 2軸 滾筒 3.2.3各軸的輸入功率 1軸 2軸 滾筒 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 1軸 2軸 滾筒 整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比 電機(jī)軸 2.2 14.8 1420 1軸 2.112 35.51 568 2.5 2軸 2.028 28.99 668.2 0.85 3軸 1.948 155.9 119.33 5.6 3.3 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.3.1 V帶的基本參數(shù)計(jì)算 1）確定計(jì)算功率： 已知：；； 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ； （2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗(yàn)算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 （3）實(shí)際中心距： 6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角： 由 得 主動(dòng)輪上的包角合適。 7）計(jì)算V帶的根數(shù)： ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得： ； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得： 9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長度(mm) A 2.5 1600 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 723.5 2 246.11 2397.54 3.3.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。 3.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.4.1選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 則實(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)誤差小于5％，合適。 3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （a）試選載荷系數(shù) （b）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （c）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （e）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （f）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （g）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （h）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （i）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得查得 故載荷系數(shù) （j）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （k）計(jì)算模數(shù)ｍ 3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得 計(jì)算載荷系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 4）計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5）設(shè)計(jì)計(jì)算 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.62，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝3mm， 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 3.4.4幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑 2）計(jì)算中心距 3）計(jì)算齒寬寬度取35mm 3.4.5驗(yàn)算 合適 序號 名稱 符號 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，112 2 模數(shù) m 3mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.5軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) 3.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6208，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 3.5.2強(qiáng)度校核計(jì)算 1）求作用在軸上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊中查取a值。對于6208型深溝球軸承，由手冊中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.6切割刀的設(shè)計(jì) 3.6.1切割刀的基本結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 所謂切割，是指通過機(jī)械的方法克服物料內(nèi)部的凝聚力，并將其分裂成規(guī)格劃一的塊、片、絲、粒及醬狀產(chǎn)品的操作過程。滿足切割運(yùn)動(dòng)的機(jī)器必須具備兩個(gè)關(guān)鍵條件，一是切割刀具，另一個(gè)是物料的“進(jìn)給”運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系指物料與刀具的相對接觸運(yùn)動(dòng)。 （1）切刀材料 一般采用經(jīng)過熱處理的T9碳素工具鋼或錳鋼。在此選T9工具鋼 （2）對切刀的要求 良好的切刀（或稱切碎器）應(yīng)滿足下列要求： 切割質(zhì)量高，耗用動(dòng)力小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，安全可靠，便于刃磨，使用維修方便。 （3）選用或設(shè)計(jì)刀片時(shí)應(yīng)滿足的要求 刀片在設(shè)計(jì)和選用時(shí)應(yīng)滿足下列三個(gè)方面的要求，即① 鉗住物料，保證切割；② 切割功率要??；③ 切割阻力矩均勻。 （4）刀片刃口幾何形狀及常用刀片形狀 切刀的刀刃有直線型與曲線型幾何形狀，如圖3-1所示。 圖3-1 各幾何形狀刀刃 在本次設(shè)計(jì)中選用（c）外曲線刃口刀 進(jìn)行滑切。 （5）刀的滑切與正切分析 切割機(jī)械工作時(shí)，功耗的大小與切刀的工作方式以及刀片的特性參數(shù)有關(guān)，切刀的工作方式有滑切與正切之分。當(dāng)按滑切工作時(shí)，切割阻力小，容易切割，切割時(shí)省力，功率消耗也小。當(dāng)切刀按正切方式工作時(shí)，切割阻力大，切割困難，功率消耗也大。下面僅討論本刀具用到的滑切原理。 圖3-2為切刀滑切示意圖。 圖 3-2 切刀滑切示意圖 圖中BC為回轉(zhuǎn)曲線刃口刀的刀刃，O為刃口曲線的圓心，A點(diǎn)為切割工作點(diǎn)，切刀的回轉(zhuǎn)半徑為r。當(dāng)切刀在傳動(dòng)系統(tǒng)作用下繞刀軸中心P以一定角速度做定軸回轉(zhuǎn)切割運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀刃上工作點(diǎn)A的切割速度為V，顯然，VOA，將V分解為過點(diǎn)A切線和法線方向的兩個(gè)分速度，則稱為滑切速度，稱為正切（砍切）速度。 與V之間的夾角及為滑切角。當(dāng)滑切速度不為零時(shí)的切割及稱為有滑切的切割，簡稱滑切；當(dāng)滑切速度為零的切割稱為正切或砍切。和和的關(guān)系為 /=tan 由圖3-2分析可知，滑切角顯然不為零，最大為，能實(shí)現(xiàn)滑切。 下面用一直刃切刀來進(jìn)一步闡述滑切省力原理，如圖5-3所示。 圖 3-3 滑切省力原理圖 若切刀的楔角為，則正切時(shí)，切割速度V就在A點(diǎn)的法線方向，即V垂直于刀刃，切刀正好是以角的楔子楔入物料?；袝r(shí)，因切割速度V偏離了刀刃的法線方向，與法線方向產(chǎn)生了一個(gè)滑切角，這時(shí)切刀的楔入角度由減小到。從上圖的幾何關(guān)系可知 tan=BC/AB tan= tancos 即滑切角越大時(shí)，刀刃切入物料的實(shí)際楔入角就越?。磳?shí)際切割時(shí)只是刀刃口在切割），這是大小，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，除保證刃口鋒利以降低刃口比壓（比壓為刃口單位面積的壓力，與刀刃鋒利程度有關(guān)）外，還須使切割為滑切，這正是利用了滑切省力的原理。 此外，刀刃口的表面即使看起來光滑，但由于刀片在加工時(shí)的精度問題，在顯微鏡下觀察，刃口也呈現(xiàn)鋸齒狀的“微觀齒”?；袝r(shí)，這些尖銳的“微觀齒”就像鋸子一樣將物料纖維切斷，這是滑切較正切省力的另一原因。 （6）鉗住物料的條件分析 滑切也可以分為有滑移的滑切和無滑移的滑切兩種。切割時(shí)當(dāng)動(dòng)刀片與靜刀片之間的夾角達(dá)一定值時(shí)，物料就會產(chǎn)生沿刃口向外推移的現(xiàn)象，這叫有滑移的滑切。出現(xiàn)這種情況對穩(wěn)定切割是不利的，所以應(yīng)當(dāng)盡可能的避免此種情況的出現(xiàn)。 下面以兩種不同鉗住角切割物料的受力情況來分析鉗住物料，保證穩(wěn)定的切割條件。下圖3-4表示了不同鉗住角切割物料時(shí)物料的受力情況。 圖 3-4 不同鉗住角的物料受力分析圖 圖3-4中AB為動(dòng)刀片刃口，CD為定刀片刃口，夾角為動(dòng)、定刀片對物料的鉗住角，也稱推擠角。假定以兩種鉗住角切割時(shí)的摩擦角均為。 AB為動(dòng)刀片刃口；CD為定刀片刃口；為動(dòng)、定刀片對物料的鉗住角，又稱推擠角；為動(dòng)刀片對物料產(chǎn)生的正壓力；為定刀片（或支撐面）對物料產(chǎn)生的正壓力；、為動(dòng)、靜刀片與物料在切割點(diǎn)處的摩擦力；為兩種鉗住角切割時(shí)物料與動(dòng)、靜刀片間的摩擦角。 由圖3-4(a)知，由于此時(shí)>,兩個(gè)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(shí)產(chǎn)生滑移，不能保證穩(wěn)定切割。 由圖3-4(b)知，由于此時(shí)<。的合力F指向刃口里面，即切割時(shí)合力F將把被切物料沿刃口向里面推，切割時(shí)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(shè)計(jì)中刀與料的相對位置圖如圖3-5所示，進(jìn)行鉗住物料條件的分析 圖 3-5 刀與料的相對位置圖 由圖5-5可知，切刀在旋轉(zhuǎn)過程中，的最大值為，同時(shí)由經(jīng)驗(yàn)可知，通常＝，＝，所以只要小于就可以了，顯然以上設(shè)計(jì)是滿足要求的，刀的安裝也是合理的。 3.6.2刀的安裝 曲線動(dòng)刀片A、B通過螺栓1、2、3、4安裝在刀盤P上，通過調(diào)節(jié)螺栓1、2、3、4來調(diào)整動(dòng)刀片與定刀片的間隙。具體如下圖5-6所示。 圖 3-6 切刀簡圖 1、4．六角螺栓 2、3。 沉頭螺栓 3.7進(jìn)料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 根據(jù)連續(xù)輸送機(jī)生產(chǎn)率的公式； 式中：F——被輸送青飼料層的橫斷面積[m2]； ρ——被輸送青飼料的堆積密度[kg/m3]； ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。 料層橫斷面面為： 式中：D——螺旋直徑[m]； ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)，見下表中的ψ、K及A的值； c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。 在料槽中，青飼料的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當(dāng)充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時(shí)，青飼料堆積的高度低矮且大部分青飼料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。青飼料顆粒沿軸向的運(yùn)動(dòng)要較圓周方向顯著得多。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加青飼料流不嚴(yán)重，單位能量消耗也較小。但是，當(dāng)充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時(shí)，則青飼料運(yùn)動(dòng)的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時(shí)，在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平立式混料機(jī)來說，青飼料的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒青飼料的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。 青飼料的軸向輸送速度ν按下式計(jì)算： 式中：h---螺旋節(jié)距[m]； ns---螺旋轉(zhuǎn)速[r/min]； 螺距h通常為：h1=k1D 式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與青飼料性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的青飼料，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動(dòng)性較好，易流散的青飼料，可取k1=1。 表4－5傾斜修正系數(shù)c 傾斜角β 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° c 1.00 0.90 0.80 0.70 0.65 將上式結(jié)合起來，則有：Q=47ψck1D3nsρ，即： （1）螺旋直徑 根據(jù)設(shè)計(jì)要求該攪龍直徑選用280mm，即：D=280mm （2）螺距 取h1=（0.5~0.6）D=140~168mm，所以螺距為160mm。 （3）軸徑 d=(0.2~0.35)D，取d=0.2D=0.15×280=42mm，所以軸徑為42mm。 （3）篩筒設(shè)計(jì) 篩筒為圓筒形，篩孔直徑為15—20mm。材料用薄不銹鋼板制造。 4 出料裝置及機(jī)架設(shè)計(jì) 4 出料裝置及機(jī)架的設(shè)計(jì) 4.1蝸桿減速機(jī)的選擇 出料攪龍轉(zhuǎn)速不宜過高，本次取25r/min，因此選用傳動(dòng)比為：29，中心距為80的蝸桿減速器。 4.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.2.1 V帶的基本參數(shù)計(jì)算 1）確定計(jì)算功率： 已知：；； 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ； （2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗(yàn)算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 （3）實(shí)際中心距： 6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角： 由 得 主動(dòng)輪上的包角合適。 7）計(jì)算V帶的根數(shù)： ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得： ； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得： 9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長度(mm) A 2 1000 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 212 2 246.11 2397.54 4.2.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。 4.3出料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 根據(jù)連續(xù)輸送機(jī)生產(chǎn)率的公式； 式中：F——被輸送青飼料層的橫斷面積[m2]； ρ——被輸送青飼料的堆積密度[kg/m3]； ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。 料層橫斷面面為： 式中：D——螺旋直徑[m]； ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)，見下表中的ψ、K及A的值； c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。 在料槽中，青飼料的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當(dāng)充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時(shí)，青飼料堆積的高度低矮且大部分青飼料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。青飼料顆粒沿軸向的運(yùn)動(dòng)要較圓周方向顯著得多。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加青飼料流不嚴(yán)重，單位能量消耗也較小。但是，當(dāng)充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時(shí)，則青飼料運(yùn)動(dòng)的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時(shí)，在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平立式混料機(jī)來說，青飼料的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒青飼料的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。 青飼料的軸向輸送速度ν按下式計(jì)算： 式中：h---螺旋節(jié)距[m]； ns---螺旋轉(zhuǎn)速[r/min]； 螺距h通常為：h1=k1D 式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與青飼料性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的青飼料，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動(dòng)性較好，易流散的青飼料，可取k1=1。 表4－5立式混料機(jī)傾斜修正系數(shù)c 傾斜角β 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° c 1.00 0.90 0.80 0.70 0.65 圖3-2 不同充填系數(shù)時(shí)青飼料層堆積情況及其滑移面 將上式結(jié)合起來，則有：Q=47ψck1D3nsρ 即： （1）螺旋直徑 根據(jù)設(shè)計(jì)要求該立式混合機(jī)攪龍直徑選用100mm，即：D=100mm （2）螺距 h1=D，取h1=（1.5~2）D=150~200mm，所以螺距為180mm。 （3）軸徑 d=(0.2~0.35)D，取d=0.24D=0.24×100=24mm，所以軸徑為24mm。 4.4機(jī)架設(shè)計(jì) 機(jī)架的主要作用為支承與安裝其它各零件。為了節(jié)約成本，機(jī)架全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)架焊接的主要零件包括左右機(jī)架，加強(qiáng)鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時(shí)主要保證加強(qiáng)鐵與機(jī)架的位置要求，同時(shí)要保證焊接時(shí)不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。機(jī)架的材料主要是厚度為5mm的角鋼，尺寸為1435mm×100mm，用等離子切割機(jī)切割成型后，采用沖壓等方式進(jìn)行加工。左右機(jī)架分別有一塊加強(qiáng)板進(jìn)行強(qiáng)度的加強(qiáng)，加強(qiáng)板與左右機(jī)架的連接方式是采用螺栓連接，在機(jī)架與加強(qiáng)板加工過程中，對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求。左右機(jī)架間采用角鐵梁進(jìn)行固定，固定方式為焊接，因?yàn)榇溯S流式脫粒機(jī)作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運(yùn)較多，所以為保證人員搬運(yùn)過程中的安全，在焊接時(shí)要保證焊接技術(shù)要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)。機(jī)架的組裝完成后，機(jī)架外露表面須刷防銹漆。 結(jié)論 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)中所學(xué)知識的回顧，是對以往所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，鍛煉了我們的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識到生產(chǎn)實(shí)際的轉(zhuǎn)變。在這之前，雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識，但是還沒有機(jī)會來運(yùn)用和掌握這些東西。通過這次實(shí)踐，我對機(jī)械設(shè)計(jì)過程都有了全面的了解，設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和提高，也使我對機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，更堅(jiān)定了我從事機(jī)械行業(yè)的信心。設(shè)計(jì)初期，我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對青飼料切割機(jī)有所了解，然后開始準(zhǔn)備我的開題報(bào)告、任務(wù)書和文獻(xiàn)綜述。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我也遇到了很多困難，經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來，開始畫圖等工作。設(shè)計(jì)期間得到了我的指導(dǎo)老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個(gè)角度來啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵(lì)和指導(dǎo)。通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我已基本按照設(shè)計(jì)要求完成青飼料切割機(jī)的設(shè)計(jì)，但是由于本人知識水平有限，又沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不足之處，敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時(shí)糾正。當(dāng)然，我知道整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)還沒有結(jié)束，因?yàn)檫€需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能最終畫上句號。因此，我還需要繼續(xù)努力，認(rèn)真準(zhǔn)備答辯，仔細(xì)檢查我的論文，更好的完善，為我的大學(xué)畫上一個(gè)圓滿的句號。 25 致謝 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！ 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 潘樹良．小型爪式粉碎機(jī)常見故障[J]．農(nóng)機(jī)具之友，2007，（03） [2] 段長勇等.發(fā)展飼料玉米優(yōu)化農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu).[J]．飼料與畜牧．2010，（1）：28~29． [3] 王三民．機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M]．北京．機(jī)械工業(yè)出版社．2001． [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]．北京．機(jī)械工業(yè)出版社．2004． 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W.Classical and Modern Mechanisms for Engineers and Inventors.New York:Marcel Dekker,2012.3 43 附錄 附 錄 Basic Machining Operations and Cutting Technology Basic Machining Operations Machine tools have evolved from the early foot-powered lathes of the Egyptians and John Wilkinson's boring mill. They are designed to provide rigid support for both the workpiece and the cutting tool and can precisely control their relative positions and the velocity of the tool with respect to the workpiece. Basically, in metal cutting, a sharpened wedge-shaped tool removes a rather narrow strip of metal from the surface of a ductile workpiece in the form of a severely deformed chip. The chip is a waste product that is considerably shorter than the workpiece from which it came but with a corresponding increase in thickness of the uncut chip. The geometrical shape of workpiece depends on the shape of the tool and its path during the machining operation. Most machining operations produce parts of differing geometry. If a rough cylindrical workpiece revolves about a central axis and the tool penetrates beneath its surface and travels parallel to the center of rotation, a surface of revolution is produced, and the operation is called turning. If a hollow tube is machined on the inside in a similar manner, the operation is called boring. Producing an external conical surface uniformly varying diameter is called taper turning, if the tool point travels in a path of varying radius, a contoured surface like that of a bowling pin can be produced; or, if the piece is short enough and the support is sufficiently rigid, a contoured surface could be produced by feeding a shaped tool normal to the axis of rotation. Short tapered or cylindrical surfaces could also be contour formed. Flat or plane surfaces are frequently required. They can be generated by radial turning or facing, in which the tool point moves normal to the axis of rotation. In other cases, it is more convenient to hold the workpiece steady and reciprocate the tool across it in a series of straight-line cuts with a crosswise feed increment before each cutting stroke. This operation is called planning and is carried out on a shaper. For larger pieces it is easier to keep the tool stationary and draw the workpiece under it as in planning. The tool is fed at each reciprocation. Contoured surfaces can be produced by using shaped tools. Multiple-edged tools can also be used. Drilling uses a twin-edged fluted tool for holes with depths up to 5 to 10 times the drill diameter. Whether the drill turns or the workpiece rotates, relative motion between the cutting edge and the workpiece is the important factor. In milling operations a rotary cutter with a number of cutting edges engages the workpiece. Which moves slowly with respect to the cutter. Plane or contoured surfaces may be produced, depending on the geometry of the cutter and the type of feed. Horizontal or vertical axes of rotation may be used, and the feed of the workpiece may be in any of the three coordinate directions. Basic Machine Tools Machine tools are used to produce a part of a specified geometrical shape and precise I size by removing metal from a ductile material in the form of chips. The latter are a waste product and vary from long continuous ribbons of a ductile material such as steel, which are undesirable from a disposal point of view, to easily handled well-broken chips resulting from cast iron. Machine tools perform five basic metal-removal processes: I turning, planning, drilling, milling, and grinding. All other metal-removal processes are modifications of these five basic processes. For example, boring is internal turning; reaming, tapping, and counter boring modify drilled holes and are related to drilling; bobbing and gear cutting are fundamentally milling operations; hack sawing and broaching are a form of planning and honing; lapping, super finishing. Polishing and buffing are variants of grinding or abrasive removal operations. Therefore, there are only four types of basic machine tools, which use cutting tools of specific controllable geometry: 1. lathes, 2. planers, 3. drilling machines, and 4. milling machines. The grinding process forms chips, but the geometry of the abrasive grain is uncontrollable. The amount and rate of material removed by the various machining processes may be I large, as in heavy turning operations, or extremely small, as in lapping or super finishing operations where only the high spots of a surface are removed. A machine tool performs three major functions: 1. it rigidly supports the workpiece or its holder and the cutting tool; 2. it provides relative motion between the workpiece and the cutting tool; 3. it provides a range of feeds and speeds usually ranging from 4 to 32 choices in each case. Speed and Feeds in Machining Speeds, feeds, and depth of cut are the three major variables for economical machining. Other variables are the work and tool materials, coolant and geometry of the cutting tool. The rate of metal removal and power required for machining depend upon these variables. The depth of cut, feed, and cutting speed are machine settings that must be established in any metal-cutting operation. They all affect the forces, the power, and the rate of metal removal. They can be defined by comparing them to the needle and record of a phonograph. The cutting speed (V) is represented by the velocity of- the record surface relative to the needle in the tone arm at any insta