青飼料打捆機的設(shè)計 說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 日 期 前 言 我國飼草、秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源非常豐富，但是在其商品化生產(chǎn)過程中，首先遇到的問題是這些物料松散，容積密度小，收集、運輸困難。這些物料無論在貯存還是運輸時，都占用很大的空間，面臨嚴重的運輸成本壓力[1]。將飼草壓實打捆后再運輸，能夠有效地降低運輸成本，節(jié)省飼草貯存空間。另一方面由于,人工收割，工作效率低,作業(yè)成本高，勞動強度非常大，因此新興的青飼料種植業(yè)急需經(jīng)濟適用的小型青飼料打捆機，所以，研制、開發(fā)和推廣適合我國農(nóng)牧區(qū)應(yīng)用的各類青飼料撿拾壓捆機以及提高機具的性能對現(xiàn)代草業(yè)工程和青飼料收獲機械化不斷發(fā)展具有重要意義，也是青飼料收獲工藝和機具系統(tǒng)研究的重要課題[2]。 青飼料生產(chǎn)機械化是建設(shè)我國現(xiàn)代化畜牧業(yè)的必要過程。 隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有的畜牧養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，養(yǎng)殖戶對青貯飼料的需求越來越大，我國現(xiàn)有的青貯收獲、存儲技術(shù)難以滿足現(xiàn)階段養(yǎng)殖業(yè)的市場需求[3]。針對上述問題，本文設(shè)計開發(fā)了一種牽引式青貯飼料高密度打捆機。該打捆機配合現(xiàn)有作業(yè)設(shè)備可以完成青貯飼料打捆的作業(yè)過程，該青貯打捆裝置，主要由飼草喂入機構(gòu)、捆繩機構(gòu)、成捆室、液壓機構(gòu)和傳動機構(gòu) 、機架行走部件、壓力感應(yīng)報警機構(gòu)和密調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。 本文首先分析了青飼料生產(chǎn)機械化在我國畜牧業(yè)發(fā)展中的重要作用，綜合分析了收獲期青貯飼料種植的幾何尺寸，青貯飼料的品種、產(chǎn)量、含水率，等因素，并且結(jié)合當前養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的新特點,進而確定了生產(chǎn)工藝流程以及總體配置方案。從社會需求可以看出青飼料機械的研制在機型上以中小型為主，在研究內(nèi)容上，重點解決勞動強度大,用工多的牧業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。并介紹了打捆機的設(shè)計過程。對打捆機的整機參數(shù)、工作性能、工作效率、整機工作穩(wěn)定、性能可靠，安全性、等因素進行了理論驗證并且各項指標均達到了設(shè)計任務(wù)書的要求等，以YY5080型圓草捆打捆機為研究對象。通過運用PORE三維建模軟件和CAD制圖軟件，設(shè)計了青貯打捆裝置，通過對圓捆機成捆室的理論分析，得到影響草捆密度的各種因素之間的關(guān)系，為成捆室鋼輥的布置和選擇提供了理論依據(jù)，并在在理論分析的基礎(chǔ)上，完成了樣機的三維和二維繪圖。 由于在壓捆機的工作部件中，輸送喂入機構(gòu)和成捆室上鋼輥的配合運動關(guān)系是關(guān)鍵因素，在不影響飼草喂入，并且喂入機構(gòu)和成捆室上鋼輥不發(fā)生干涉的情況下，最大限度地提高喂入叉的高度。使圓捆機的喂入叉進入喂入口的時間延長，高度增大，這樣飼草能夠被充分地喂入到成捆室，從而提高其圓草捆的草捆密度和質(zhì)量。通過對圓捆機喂入機構(gòu)和成捆室的分析研究，也為以后的壓捆機研究與改進提供了數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：圓捆機；喂入機構(gòu)；成捆室；青飼料；牽引式 目 錄 1引言 1 1.1問題的提出 1 1.2研究目的和意義 1 1.3可行性分析 1 1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.5本課題需要重點研究的內(nèi)容、關(guān)鍵的問題及解決的思路 3 2青飼料打捆機的結(jié)構(gòu)及工作原理 5 2.1打捆機的結(jié)構(gòu) 5 2.2打捆機的工作過程 5 2.3打捆機的傳動部分 6 3動力源的選擇 7 3.1拖拉機的選擇 7 3.2各級傳動比的確定 7 3.3運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 7 4帶傳動的設(shè)計與計算 9 4.1設(shè)計功率 9 4.2選擇帶型 9 4.3確定大、小帶輪的基準直徑 9 4.4計算帶速 9 4.5 V帶的基準長度和中心距 9 4.6驗算小帶輪包角 10 4.7 V帶根數(shù) 10 4.8作用在帶輪軸上的壓力 10 4.9帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 5齒輪傳動的設(shè)計 11 5.1選擇材料 11 5.2齒數(shù)選擇 11 5.3受力分析 12 6鏈輪的設(shè)計 13 6.1鏈輪齒數(shù) 13 6.2鏈條節(jié)數(shù) 13 6.3計算功率 13 6.4鏈條節(jié)距 14 6.5實際中心距 14 6.6計算鏈速 14 6.7作用在軸上的壓力 14 7軸的設(shè)計 15 7.1材料的選擇 15 7.2軸的最小直徑的確定 15 7.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 7.4按彎扭合成強度條件校核 16 7.5精確校核軸的疲勞強度 19 8鍵與軸承的選擇與校核 21 8.1鍵的選擇 21 8.2鍵強度校核 21 8.3滾動軸承選用 21 8.4計算所需的徑向基本額定動載荷 21 8.5驗算軸承的壽命 22 總 結(jié) 23 致 謝 24 參考文獻 25 1 工程概況 本文首先介紹了青飼料打捆機在我國畜牧業(yè)發(fā)展中的重要作用，對打捆機的發(fā)展趨勢，研究的目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，工作原理等進行了介紹，對打捆機的動力源選擇，傳動部分及主要零部件進行了設(shè)計計算，并以YY5080型圓捆機為研究對象，通過對其喂入機構(gòu)和成捆室做研究分析，得出喂入機構(gòu)的運動規(guī)律和草捆的成型機理，并對打捆機的工作過程，整機參數(shù)、工作性能、工作效率、整機工作穩(wěn)定、性能可靠，安全性、等因素進行了理論驗證并且各項指標均達到了預期目標，然后根據(jù)收獲期青貯飼料種植的幾何尺寸，青貯飼料的品種、產(chǎn)量、含水率，等因素，從而確定了青飼料打捆機的總體設(shè)計與配置方案。通過對市場的調(diào)查分析可以看出青飼料機械的研制在機型上以中小型為主，其目的是重點解決勞動強度大，用工多，飼料運輸成本高等問題。根據(jù)對青飼料打捆機成捆室的理論分析，得到了影響草捆密度的各種因素之間的關(guān)系，為成捆室鋼輥的布置和鋼輥的形狀選擇提供了理論依據(jù)，并在理論分析的基礎(chǔ)上對打捆機的工作部件進行合理設(shè)計與布置，打捆機的喂入機構(gòu)和成捆室上鋼輥的配合運動關(guān)系是關(guān)鍵因素，在不影響飼草喂入，并且在喂入機構(gòu)和成捆室上鋼輥不發(fā)生干涉的情況下，最大限度地提高喂入叉的高度。使圓捆機的喂入叉進入喂入口的時間延長，高度增大，這樣飼草能夠被充分地喂入到成捆室，從而提高其圓草捆的草捆密度和質(zhì)量。由于以往打捆機草捆密度難以控制，我針對這一問題在打捆機上增加了壓力報警器可以使草捆密度基本保持一致。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 1引言 1.1問題的提出 我國地域廣袤，而且作為農(nóng)業(yè)大國，有著先天獨厚的發(fā)展畜牧業(yè)的條件。我國草原遼闊，類型繁多資源豐富，是巨大的天然寶藏。據(jù)統(tǒng)計，我國共有各類天然牧草面積約3.97億平方米，占國土面積的41.7%，僅次于澳大利亞，居世界第二位，同時也是秸稈資源最豐富的國家之一，每年生產(chǎn)6.4億多噸的秸稈[4]。然而我國草場分的分布很不均勻，導致我國部分地區(qū)一方面牧草匱乏，另一方面則因季節(jié)性牧草過剩而得不到合理利用被廢棄，不僅浪費牧草資源，造成經(jīng)濟損失，同時也污染了草地和環(huán)境。此外，牧草在流通領(lǐng)域中遇到的一個主要問題，就是由于青飼料的堆積密度小，使其運輸成本增加，利潤空間下降。有些地方甚至因為利潤微薄而寧可燒掉，也不愿意費時費力的運輸，造成資源浪費，而且也污染了生態(tài)環(huán)境，這是我們必須面臨的顯著問題，急需一個合理的辦法解決這個現(xiàn)狀，近年來由于各牧場的牲畜存欄量不斷增加，而相應(yīng)的管理制度又相對滯后，還有自然條件的惡化，即使在飼草資源比較豐富的的地區(qū)，季節(jié)性的飼草缺乏現(xiàn)象也很嚴重。2000年初，我國內(nèi)蒙古，共有12個地州60個縣出現(xiàn)“白災”使30萬頭牲畜死亡，主要原因是由于飼料缺乏的饑餓所致，很顯然解決這個問題的有效措施就是為這些牧草缺乏或季節(jié)缺草的地區(qū)準備充足的越冬飼草，另一方面我國牧草業(yè)的發(fā)展帶有比較突出的地域性特點，飼草種植地大多位于黃河流域、華北、西北而牧草銷售市場多位于華東、華南的奶牛、肉牛飼養(yǎng)密集區(qū)[5]。由于草場分布不均，部分地區(qū)因季節(jié)性飼草過剩得不到合適的處置而被廢棄，浪費了資源也污染了草原。 1.2研究目的和意義 由于我國的飼草壓捆技術(shù)設(shè)備與發(fā)達國家相比有很大差距，而且多為仿造產(chǎn)品，主要工作部件結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當，生產(chǎn)規(guī)模較少，設(shè)備質(zhì)量欠佳，遠不能滿足日益擴大的國內(nèi)草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場的需要。雖然市場上國外產(chǎn)品質(zhì)量較好，但價格太高，不適合國內(nèi)的消費水平，導致部分地區(qū)對一些秸稈采用就地焚燒的方式，不但破壞了土壤中的有機質(zhì)和微生物，使土壤板結(jié)地力下降，同時又浪費掉大量的秸稈資源，所以研制一種性能良好、自動化程度高而且價格適中的，小型輕便的青飼料打捆機械[7]?？梢园艳r(nóng)民從艱苦的勞動條件下解放出來，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，對農(nóng)民來說是最實惠的，故開發(fā)國產(chǎn)打捆機，對促進青飼料產(chǎn)業(yè)化進程會起到舉足輕重的作用。 據(jù)資料分析，青飼料采用機械化方式收獲跟人工及畜力收獲相比，可提高生產(chǎn)率倍，降低作業(yè)成本，減少飼草營養(yǎng)損失一，并能較充分地利用飼草資源。飼草壓捆后平均密度可以增大10 倍左右，相應(yīng)的儲存空間只需壓捆前的1/10 ，而壓捆后的運輸成本可比不壓捆運輸?shù)某杀窘档?0% 左右[8]?？梢婏暡輭豪Φ慕?jīng)濟效益是十分顯著的。隨著我國綜合國力逐步增強和經(jīng)濟建設(shè)的步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步得到優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)將成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中一項重要內(nèi)容,其在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中的比重越來越大。由此可見,如何加快牧草生產(chǎn)機械化進程，大幅度提高畜牧業(yè)生產(chǎn)率，對促進我國畜牧業(yè)發(fā)展和加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展有著深遠的戰(zhàn)略意義和重要的現(xiàn)實意義。 1.3可行性分析 （1)生產(chǎn)效率高，使用壽命長，工作穩(wěn)定性好。 （2） 設(shè)計制作標準化和通用化程度高。機器所用的材料和零配件為常用標準件，加工手段為 常規(guī)手段，從而降低其成本，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約材料，提高互換性，便于應(yīng)用推廣。 （3）以市場為導向，集美觀與實用于一體，推動產(chǎn)學研的發(fā)展之路。 （4）整體優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)科學合理，便于安裝拆卸及維護。 （5）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，人工操作方便且安全等。 （6）存貯時間長，運輸方便。 1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.4.1國外打捆機的發(fā)展概況 國外青飼料機械已有100多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機動力配套、從單項作業(yè)機具到聯(lián)合作業(yè)機具等發(fā)展過程。20世紀60年代是歐美各國牧草機械發(fā)展的高峰時期，這一期間完成了由畜力機械、割、摟草機具、各種聯(lián)合作業(yè)機具及成型機具相繼研制成功并迅速推廣。機具的保有量迅速上升的美國，青飼料撿拾壓捆機保量達70萬臺。20世紀70年代以來,部分服役機具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或略有下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品,改進原有產(chǎn)品的性能,以保持競爭能力。美國、德國、法國、意大利、日本等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。如德國STOLL公司的割曬設(shè)備，德國克拉斯公司自走式壓捆機，法國庫恩公司的旋轉(zhuǎn)割草機等,他們生產(chǎn)的打捆裝備品種齊全，配套性能好，可實現(xiàn)秸稈收獲的全程機械化作業(yè)[10]。20世紀90年代,這些國家的割、摟、捆裝、運等青飼料收獲機械陸續(xù)地進入我國青飼料種基地，國外先進的青飼料收獲機械技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格昂貴故在國內(nèi)沒有達到大面積推廣應(yīng)用。目前，歐美各國幾乎所有的農(nóng)機公司都生產(chǎn)青飼料收獲機械，產(chǎn)品品種齊全，系列完整，作業(yè)效率高、打捆后便于運輸和儲存，能滿足各種生產(chǎn)條件下全面機械化的需求。現(xiàn)在，國外打捆機械正向著高密度、系列化、標準化、大型化、智能化方向發(fā)展，可以滿足以農(nóng)作物秸稈為原料的相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化工業(yè)利用的需求。主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標至今沒有大的變化，只是在操作舒適和電子計算機應(yīng)用方面有所改進[11]。 1.4.2國內(nèi)的研究狀況 我國畜牧機械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步晚、發(fā)展慢的行業(yè)之一。我國在引進國外打捆機械的基礎(chǔ)上，先后仿制并研發(fā)了自己的打捆機械。但是，因為發(fā)展較晚，基礎(chǔ)相對薄弱，投入研究經(jīng)費少，制造工藝比較落后，導致產(chǎn)品性能及可靠性較低。而且，由于國內(nèi)廠家基本走著一條仿制的道路，缺乏創(chuàng)新，其中打結(jié)器這個核心部件完全靠進口，打結(jié)器售價高，從而導致生產(chǎn)成本降下不來，產(chǎn)品可靠性上不去，銷售利潤低，必然導致企業(yè)竟爭能力下降[12]。也有少數(shù)廠家聯(lián)合相關(guān)高校研究院，在國家科技經(jīng)費的支持下，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的打捆機，但產(chǎn)品優(yōu)勢不明顯[13]。其中的原因很多，比如相關(guān)研究基礎(chǔ)薄弱，投入不足，設(shè)計開發(fā)手段落后等?？傊?，我國農(nóng)作物秸稈打捆機械發(fā)展處于起步階段，必須加大研制推廣力度，才能解決秸稈綜合利用中收、儲、運難題。 國內(nèi)壓捆機方面的研究報道不多，只有壓捆機生產(chǎn)或改進方面的報道，但企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量低、可靠性差。我國50年代末開始生產(chǎn)畜力固定式捆草機，60年代初，在引進、試驗國外小方草捆揀拾壓捆機基礎(chǔ)上，開展了小方草捆無繩壓捆機的研究。70年代中期引進、仿造了國外的方捆機并批量生產(chǎn)，70年代末開始仿制圓捆機[14]。近幾年，隨著市場對高密度草捆和農(nóng)作物秸稈捆需求量的增加，國內(nèi)的一些科研院所和高校開始研制高密度的牧草和秸稈壓捆機，主要型式可分為機械式和液壓式，國內(nèi)打捆機還存在以下問題。 （1）產(chǎn)品品種不全，成套性差，國內(nèi)牧草收獲機械中、小型機具為主，品種較少，結(jié)構(gòu)單一，技術(shù)含量較低，機具老化嚴重使用效益不高，伊犁州畜牧生產(chǎn)機械化雖然初步形成了播種、收割、摟草、打捆、壓垛等作業(yè)工藝系統(tǒng)，但每種作業(yè)機械國產(chǎn)機型很少，用戶不能根據(jù)自己經(jīng)營規(guī)模選擇適宜的機具[15]。國外畜牧機具機型相對較多，技術(shù)含量高，但價格昂貴，一般用戶購買困難較大。 （2）產(chǎn)品技術(shù)水平低，牧草機械產(chǎn)品技術(shù)水平高低是衡量該行業(yè)整體科學技術(shù)水平的重要標志之一，一段時間內(nèi)，由于資金投入嚴重不足，技術(shù)創(chuàng)新的原動力、研發(fā)能力、技術(shù)模仿步伐放緩甚至停頓[16]。我國已定型的青飼料機械大部分屬國外上世紀80年代或以前的技術(shù)水平，20多年來基本上沒有什么大的改進與創(chuàng)新。 （3）售后服務(wù)質(zhì)量差，許多新技術(shù)、新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用沒有暢通的輸出渠道。銷售出去的產(chǎn)品，售后服務(wù)跟不上，也沒有及時的用戶信息反饋，造成供給與需求相互脫節(jié)。 打捆機可分為方捆機和圓捆機兩種，打捆機將青飼料包裝成規(guī)則的形狀便于運輸并長期保存。打捆機的壓實系統(tǒng)，可以使打成的草捆從內(nèi)到外一樣密實，由于機械化程度較低，國內(nèi)市場主要打成小捆。 1.5本課題需要重點研究的內(nèi)容、關(guān)鍵的問題及解決的思路 1.5.1研究內(nèi)容 青飼料打捆機主要錐齒輪減速器、帶傳動、鏈傳動、鋼輥、撿草機構(gòu)、機架、液壓油缸、打結(jié)器和其他附屬設(shè)備等組成。機架主要由前后箱體板和箱體板固定軸、牽引架牽引板、張緊輪機構(gòu)、行走輪構(gòu)成，用于固定壓草棍、軸、撿草機構(gòu)、減速箱體、張緊輪、液壓油缸、壓力報警器等部件。機架的設(shè)計要求便于工作臺和減速箱的維護保養(yǎng)等其他相關(guān)的操作，為使結(jié)構(gòu)簡單、成本低，機架采用結(jié)構(gòu)鋼件焊接銑切而成。 本文結(jié)合當前養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的新特點，及青飼料機械的研制在機型上以中小型為主，在研究內(nèi)容上，重點解決勞動強度大，用工多的牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)，考慮部分牧場的規(guī)模等，目前研制一種小型輕便的青飼料收獲機械，可以把農(nóng)民從艱苦的勞動條件下解放出來，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，對農(nóng)民來說是最實惠的。 在打捆機各個結(jié)構(gòu)部件中，喂入機構(gòu)和成捆室鋼輥是兩個主要部件，而且這兩個部件的配合運動關(guān)系是影響機器性能的主要因素。本課題以YY5080型圓捆機為研究對象，通過對其喂入機構(gòu)和成捆室做研究分析，了解喂入機構(gòu)的運動規(guī)律和草捆的成型機理，本課題具體研究內(nèi)容如下： （1）通過查閱各種資料和觀察實際機器，了解設(shè)備的工作原理和主要參數(shù)。 （2）使用三維建模軟件建立喂入機構(gòu)和成捆室鋼棍的實體模型。 （3）通過對圓捆機喂入機構(gòu)和成捆室進行理論分析，得出影響其工作效率的因素及相互之間的關(guān)系。 1.5.2解決思路 本課題的解決思路主要又以下三種方法。 （1）文獻分析法 通過查閱國內(nèi)外有關(guān)牧青飼料生產(chǎn)機械化技術(shù)應(yīng)用的文獻及有關(guān)數(shù)據(jù)，通過分類整理分析，提出本論文的基本研究框架、研究方向。 （2）分析法 通過分析我國青飼料生產(chǎn)機械化的發(fā)展狀況，找到在青飼料生產(chǎn)機械化發(fā)展中的優(yōu)勢、劣勢、機遇和挑戰(zhàn)，從國家政策、行業(yè)發(fā)展和企業(yè)自身等方面歸納產(chǎn)生問題的節(jié)點。 （3）馬爾可夫模型預測法 根據(jù)我國青飼料生產(chǎn)機械歷年發(fā)展的實際資料，采用統(tǒng)計學方法，結(jié)合，馬爾可夫理論，建立青飼料生產(chǎn)機械發(fā)展模型，并預測分析年我國牧草生產(chǎn)機械發(fā)展趨勢[17]。 最后根據(jù)以上方法，盡量完善打包機現(xiàn)在存在的問題，爭取做到更好，更方便。  2青飼料打捆機的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1打捆機的結(jié)構(gòu) 打捆機整體結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2-1所示 圖2-1打捆機的整體結(jié)構(gòu)示意圖 青飼料打捆機主要由牽引部分、動力輸出軸、變速部分、捆繩機構(gòu)、帶傳動、鏈傳動、撿草機構(gòu)、成捆室機構(gòu)、液壓油缸、壓力報警機構(gòu)、箱體和其他附屬設(shè)備等組成。 2.2打捆機的工作過程 工作原理如圖所示，拖拉機動力通過動力輸入軸和變速箱將動力傳遞到各工作部件，在田間作業(yè)過程中，隨著機具的運轉(zhuǎn)和前進，高速旋轉(zhuǎn)的撿拾裝置將地面上青飼料，用慣性將青飼料拋入成捆室，在成捆室旋轉(zhuǎn)鋼輥的作用下，青飼料逐漸形成圓捆，如圖a所示。隨著進入成捆室的青飼料越來越多，鋼棍不停旋轉(zhuǎn)慢慢卷成圓捆圖 b所示。繼續(xù)撿拾，青飼料將在圓捆外圓周上纏繞，形成了外緊內(nèi)松的圓捆如圖c所示。圓捆外形達到設(shè)定值時，壓力報警器報警，駕駛員使機組停止前進和撿拾作業(yè)，駕駛員啟動捆繩機構(gòu)完成捆繩作業(yè)。完成捆繩作業(yè)后，開啟后倉門將圓捆卸出并滾落至地面如圖d所示，合上后門后，繼續(xù)前進，進行下一個圓捆的撿拾打捆作業(yè)。 圖2-2 a b c d為圓捆打捆機作業(yè)過程 a b c d （a）形成青飼料芯 （b）卷成圓捆 （c）圓捆成形 （d）卸捆 圖2-2打捆機的作業(yè)過程 2.3打捆機的傳動部分 青飼料打捆機主要傳動設(shè)計是拖拉機動力通過傳動軸、錐齒輪箱、V皮帶和鏈條傳遞到各個工作部件。 圖2-3打捆機的傳動部分示意圖 主要設(shè)計思路是: 拖拉機機通過萬向軸將動力傳遞給一對相互垂直齒合的錐齒輪，錐齒輪軸再將動力傳遞給軸上鏈接的帶輪，帶輪通過V型帶將動力傳遞給鏈接在撿拾器上的帶輪和鏈輪，然后撿拾器上的鏈輪通過鏈條將動力傳遞到成捆室上的各個旋轉(zhuǎn)滾筒上，使各個滾筒旋轉(zhuǎn)起來完成打捆操作。 3動力源的選擇 3.1拖拉機的選擇 由于表3-1產(chǎn)品參數(shù)介紹，可以選擇拖拉機動力為20～50馬力。 表3-1 紹遠達機械行走式打捆機產(chǎn)品參數(shù)介紹 型號 配套 動力 驅(qū)動 方式 作業(yè) 速度 撿拾 幅度 捆包 方式 草捆直徑*長度（mm） 草捆 重量 外形（mm） 整機 重量 50*80 20-50 馬力 傳動軸 1-1.5 米/秒 800 （mm） 間斷 捆包 600*800 20-50 kg 1773*1425*1392 700 公斤 70*100 26-50 馬力 傳動軸 2.5-3.0 米/秒 1000（mm） 間斷 捆包 700-*1000 30-75 kg 2300*1600*1450 870公斤 3.2各級傳動比的確定 拖拉機額定功率率為18.78kw，轉(zhuǎn)速為540-720或540-1000r/min，查閱資料得出，打捆機單元輥轉(zhuǎn)速為180r/min，由湖北青貯飼料圓捆打捆機配套動力參數(shù)得出完成打捆所需的額定功率為6kw,打捆室尺寸為600800 選擇東方紅30馬力拖拉機拖帶作業(yè)，由選定的拖拉機滿載轉(zhuǎn)速為=720/min和初定的打捆單元輥筒轉(zhuǎn)速n=180r/min，可得傳動裝置的總的傳動： 得=4 （3-1） 初定鏈傳動為三級傳動傳動比=1.78，錐齒輪傳動為一級傳動傳動比= 1.5，帶傳動為二級傳動由計算得出=1.5 3.3運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 3.3.1 計算各軸轉(zhuǎn)速 設(shè)連接主動錐齒輪的軸為軸1，連接從動帶輪的軸為軸2，連接從輪鏈輪的軸為軸3，成捆室單元滾軸為軸4；因為小錐齒與從動帶輪在同一根軸上，故小錐齒的轉(zhuǎn)速與從動帶輪的轉(zhuǎn)速均為；與小錐齒嚙合的錐齒的轉(zhuǎn)速為，從動鏈輪的轉(zhuǎn)速為。單元輥軸上的鏈輪的轉(zhuǎn)速為 （3-2） （3-3） 3.3.2 各軸輸入功率 設(shè)各軸的傳動效率為； 由上述得 （3-4) 3.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩 拖拉機的轉(zhuǎn)矩 (3-5) (3-6)  4帶傳動的設(shè)計與計算 帶輪傳動機構(gòu)圖如圖4-1所示： 圖4-1帶輪傳動 4.1設(shè)計功率 由機械設(shè)計中（以后用表均出自本書）表8-8得工況系數(shù)，故 (4-1) 4.2選擇帶型 根據(jù)。查《機械設(shè)計教程（第九版）》表8-4選用C型帶傳動。 4.3確定大、小帶輪的基準直徑 由表8-4知，應(yīng)不小于200，現(xiàn)取，可得 (4-2) 由表8-4取 4.4計算帶速 (4-3) 帶速在5~25m/s之間，合適 4.5 V帶的基準長度和中心距 初步選取中心距 (4-4) (4-5) 查表8-2，取 實際中心距 (4-6) 4.6驗算小帶輪包角 (4-8) 由上計算可知，帶輪包角在合適范圍內(nèi)。 4.7 V帶根數(shù) 由查表8-4得 由傳動比查表8-5得 由查表8-6得，查表8-2得，由此可得 (4-9) 由上計算得出，V帶根數(shù)取為3。 4.8作用在帶輪軸上的壓力 查表得，故求得單根V帶的初拉力 (4-10) 作用在軸上的壓力為： (4-11) 4.9帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪材料選擇HT200，由于，所以用腹板式結(jié)構(gòu)。查表8-11得： 由此可得： (4-12） （4-13） （4-14） （4-15）  5齒輪傳動的設(shè)計 錐齒輪傳動圖如圖5-1所示。 圖5-1錐齒傳動圖 5.1選擇材料 圓錐齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度。 材料選擇由《機械設(shè)計（第九版）》表10-1選擇小齒輪材料為(調(diào)質(zhì)）硬度為，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為。 5.2齒數(shù)選擇 設(shè)小齒輪齒數(shù)為，則大齒輪齒數(shù)為取29。設(shè)模數(shù)， （5-1） 解得； 分度圓直徑： （5-2） 齒頂高，齒根高，全齒高，頂隙 齒頂圓直徑 （5-3） 齒根圓直徑 （5-4） 外錐距： ，齒寬： 齒頂角： (5-5) 齒根角： (5-6) 根錐角 (5-7) 頂錐角 (5-8) 齒寬系數(shù) (5-9) 5.3受力分析 圓周力 (5-10) 25 6鏈輪的設(shè)計 如圖6-1所示，鏈傳動示意圖 圖6-1鏈傳動示意圖 6.1鏈輪齒數(shù) 由軸3功率，傳動比查書177頁得： 由于鏈接通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為基數(shù)，并盡可能與連接數(shù)互質(zhì)。優(yōu)先選用鏈輪齒數(shù)系列為；17 19 21 23 25 38 57 76 95 和114。 本文取， 大鏈輪齒數(shù) 取，實際傳動比 誤差遠小于，故允許。 6.2鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距得： 鏈節(jié)距 (6-1) =109.7 取鏈條節(jié)數(shù)為。 6.3計算功率 由《機械設(shè)計（第九版）》表9-6得：，故 (6-2) 6.4鏈條節(jié)距 由圖9-13得 (6-3) 采用單排鏈，，故 (6-4) 由圖9-11查得當時，20A鏈條能傳遞的功率為，故采用20A鏈條，由表9-1查得，節(jié)距。 6.5實際中心距 設(shè)中心距可調(diào) 6.6計算鏈速 (6-5) 6.7作用在軸上的壓力 由設(shè)得： (6-6) (6-7) 7軸的設(shè)計 動力從拖拉機傳出，由萬向傳動器傳遞到軸1上的小錐齒輪上，再經(jīng)由軸1上的小錐齒輪由一 級錐齒傳動傳遞到軸2上，由軸2上的錐齒經(jīng)過帶傳動將動力傳遞給軸3上的鏈輪，再由軸3上的鏈輪將動力傳動傳遞到成捆室的各個滾軸上，從而完成青飼料的打捆作用。 7.1材料的選擇 查《機械設(shè)計》（第九版)表15-1得軸得常用材料及其主要力學性能如下表7-1 表7-1 軸的常用材料及其主要力學性能 材料 牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度 /HBS MPa 抗拉強度極限 屈服強度極限 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 許用彎曲應(yīng)力 備注 45 正火 >170~217 590 295 255 140 55 應(yīng)用最廣泛 回火 >100~300 160~217 570 285 245 135 調(diào) 制 200 217~255 640 355 275 155 60 40Cr 調(diào)制 241~286 735 540 355 200 70 用于在載荷較大，而無很大沖擊得重要軸。 >100~300 685 490 335 185 打捆機在工作時，撿草器的轉(zhuǎn)速很高，而且傳遞的扭矩很大，綜合考慮，由《機械設(shè)計》（第九版）表15-1選出軸的材料選擇40調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-286，其屈服疲勞強度極限，抗拉強度極限彎曲疲勞極限取，。 7.2軸的最小直徑的確定 由公式 (7-1) 其中 ——該軸傳遞的功率，6.32； ——該軸的轉(zhuǎn)速，320； ——指軸的材料和承載情況確定常數(shù) 已知P=6.32kw,n=320r/min。查表15-3得取帶入上式可得 考慮到軸上有兩個鍵槽軸徑增大10%得 (7-2) 由于軸的直徑一般為5得倍數(shù)，故取 7.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了便于整機得裝配以及軸上零件的拆卸，故把軸做成階梯型軸的直徑從中間逐漸向兩端減小。可依次將軸承和帶輪，鏈輪等從軸端裝拆，為了使軸上的零件便于安裝，軸端及各軸的端部應(yīng)有倒角。軸上磨削的軸段應(yīng)有砂輪越程槽，車制螺紋軸段應(yīng)有退刀槽。 從左向右依次為第一段軸、第二段軸、第三段軸。 第一段軸；軸徑，，車螺紋。 第二段軸：軸徑，，鍵槽分別為、 。 第三段軸；軸徑，。 第四段軸；軸徑，，鍵槽為。 第五段軸；軸徑，。 撿草器軸結(jié)構(gòu)初定如圖7-1所示： 圖7-1軸的結(jié)構(gòu)示意圖 7.4按彎扭合成強度條件校核 7.4.1撿草器軸上扭矩得計算如下： (7-3) 圓周力： 徑向力： 軸向力： 7.4.2計算軸承支反力如下 水平面 (7-4) (7-5) 垂直面 == (7-6) 軸上載荷的計算 求軸承上的支反力 垂直面內(nèi)： 水平面內(nèi)： 畫受力簡圖與彎矩圖，如圖7-2所示： 圖7-2受力簡圖和彎矩圖 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)和軸的機構(gòu)以及彎矩和扭矩圖中可以看出，受載荷最大的面是靠近大帶輪的軸承端面，因此求得此截面的彎矩扭矩如表7-2： 表7-2 截面的彎矩扭矩 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 7.4.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6， 由《機械設(shè)計》式（15-5）公式得 (7-7) 前面已經(jīng)選定軸的材料為40，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表15-1可查得[σ-1]=70，所以計算出軸安全。 7.5精確校核軸的疲勞強度 抗彎截面系數(shù)： == (7-8) 抗扭截面系數(shù)： == (7-9) 截面上彎矩應(yīng)力 截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由于軸的材料為40，調(diào)質(zhì)處理，查《機械設(shè)計》表15-1查得 。 截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)及按《機械設(shè)計》[附表3-2查取，因: 經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為： 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為： (7-10) 由機械設(shè)計附圖3-2得尺寸系數(shù)=0.85，由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為=0.9 軸按磨削加工由《機械設(shè)計》附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù) ==0.92 軸未經(jīng)表面強化處理，即=1 ，則按式（3-12）及式（3-14b）得綜合系數(shù)為： (7-11) (7-12) 又由碳鋼的特性系數(shù)： 取 取 計算安全系數(shù)按式（15-6）-（15-8）則得： (7-13) （7-14） 故該軸在此截面的右側(cè)的強度也是足夠的。本機無大的瞬時過載及嚴重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，軸的校驗結(jié)束,軸的校驗合格。 8鍵與軸承的選擇與校核 8.1鍵的選擇 鍵連接可分為平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。平鍵按用途分有三種：普通平鍵、導向平鍵和滑鍵。平鍵的兩側(cè)面為工作面，平鍵連接是靠鍵和鍵槽側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點，因而應(yīng)用廣泛。但本設(shè)計采用的是半圓鍵連接。 查表機械設(shè)計手冊表4-1，參考軸的直徑 分別選擇軸2、4段為半圓鍵、。材料為45鋼，其許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。 8.2鍵強度校核 在本設(shè)計中撿草器軸傳遞的扭矩最大，根據(jù)要求，需對撿草器的鍵連接進行強度校核，因載荷均勻分布，根據(jù)平鍵連接的擠壓強度公式： 式中：T為轉(zhuǎn)矩（）； （8-1） 為軸徑（）；為鍵的高度（）；為鍵的工作長度（）；為許用擠壓（）； 將數(shù)據(jù)帶入得： （8-2） （8-3） 由上式得符合條件。 8.3滾動軸承選用 已知裝軸承處軸徑，轉(zhuǎn)速，查機械設(shè)計手冊，表6-1得選用向心推力軸承，選型號為6007，其基本參數(shù)為，?；绢~定動載荷。 8.4計算所需的徑向基本額定動載荷 對于向心推力軸承，其徑向基本額定載荷 （8-4） 式中—載荷系數(shù)，查表取=1； —當量動載荷，； —溫度系數(shù)，得=1； —基本額定壽命，本機預設(shè)壽命=； —軸承轉(zhuǎn)速，； —壽命指數(shù)，對滾動軸承=10/3。 < 故所選軸承符合要求。 8.5驗算軸承的壽命 （8-5） 由壽命校核結(jié)果可以看出兩軸承的壽命均大于設(shè)計壽命，故所選軸承合格。 總 結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，總結(jié)有以下幾點： （1）在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，零部件的尺寸不能確定，使方案進行了多次修改，耽誤了大量時間。在計算過程中，對于帶輪和齒輪的基本尺寸，計算結(jié)果與實際生產(chǎn)加工有偏差，也相應(yīng)作了修改。 （2）由于理論知識的欠缺，在做設(shè)計的時候，有好多知識已經(jīng)尋找問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。斷層，還得回頭翻課本，查找資料，然后進行設(shè)計，浪費了許多時間。 （3）由于前面學了畫圖軟件后沒有進行鞏固，在畫圖時還要一邊探索一邊畫圖，對畫圖有一定影響。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我從中學到了很多，總結(jié)如下： （1）綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)及其他課程的知識，使學的理論知識得到鞏固，加深了對知識的理解。 （2）學習、掌握一般機械設(shè)計的基本思路及設(shè)計方法。 （3）對畫圖軟件有了進一步理解，運用的更加熟練。 總的來說，在這次畢業(yè)設(shè)計中，我收獲很多，不要小看在課堂上學的任何一點知識，雖然暫時覺得用不上，但是在以后的日子里，總會用到；所以在以后的日子里要努力學習知識。 這次在考慮問題方面也有點片面，所以在以后的生活中，要盡量全面考慮問題，以免造成不必要的麻煩。 致 謝 對于這次畢業(yè)設(shè)計的完成，首先感謝母校塔里木大學的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我將以前學到的知識又重新回顧了一遍，知道了學習的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙指導老師的耐心指導，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。在此，深深地感謝指導老師，給予了我耐心的指導和幫助，體現(xiàn)出了他對工作高度負責的精神，特別是王旭峰老師，他利用上班的休息時間趕來為我指導，同時，在周末他也會隨時過來檢查進度。在整個設(shè)計的過程中，他耐心的指導，才使我的設(shè)計順利完成，同時也感謝在這幾年中給予我知識的各位老師。 參考文獻 [1] 陳常林,張彬,沐森林.CX4Q-1A 型青貯機的設(shè)計及試驗研究[J].農(nóng)機化研究,2009，1：185-188. [2] 叢宏斌,王克恒,李汝莘,等.錐錕式玉米秸稈揉搓裝置的設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2007，38：9-10. [3] 蒲永峰.9YG-2.0型圓捆打捆機撿拾粉碎裝置參數(shù)設(shè)計與仿真分析[J}.吉林大學,2015,13(4): 21-39. [4] 吳德格吉樂胡.9YG-1.2 型圓捆機喂入機構(gòu)及成捆室分析研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學 院,2014,10(14)：16. [5] 閆景鳳，李源源，宋 煒.玉米秸稈圓捆打捆機的設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2013,11(9):21-25. [6] 王春光.鋼輥外卷式圓捆機結(jié)構(gòu)與原理[J].農(nóng)業(yè)機械,2008,7(12):43-45. [7] 吳德格吉樂.圓捆機喂入機構(gòu)及成捆室分析研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學碩士論文,2014,10(14):12. [8] 劉志杰.飼草壓捆機的設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析[D].東北林業(yè)大學,2004,20:27-29. [9] 徐光曉,代進中國牧草收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J]現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2010.13(5):10-11. [10] 楊秀霞.牧草收獲機械化技術(shù)試驗研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學,2008,6(1):125-127. [11] 王 琛,黃東明,周益君,等.9YY-550型小型秸稈撿拾圓捆機的設(shè)計[J].2008,5(04):7-25. [12] 杜 韌,張立志,圓捆機成型室的試驗與研究[J].農(nóng)業(yè)機械，2007,5(12):1-2. [13] 唐遵峰.大型內(nèi)纏繞式圓捆機的設(shè)計研究[J}.農(nóng)業(yè)機械,2007,10(8)：7-8. [14] 劉 月.碎飼草圓捆打捆機設(shè)計[D].河北農(nóng)機，2012,14(9):22-25. [15] 崔力韋,王家忠,邢雅周.玉米秸稈圓捆打捆包膜機控制系統(tǒng)設(shè)計河北農(nóng)業(yè)大學學報.2011,22 (19);16-17. [16] 濮良貴.《機械設(shè)計第九版》高等教育出版社,2013. [17] 吳宗澤.《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》高等教育出版社,2013.