多功能排种器实验台的设计[7张CAD图和说明书打包全套终稿】
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7张CAD图和说明书打包全套终稿
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多功能排种器试验台,指导老师：赵进辉 设计者：黄志锋,一.前言,多功能精量排种器能对油菜、谷子、芝麻、苜蓿、胡麻、小麦、高粱、绿豆、番茄、玉米、大豆、棉花、油葵等小、中、大粒作物进行精量和常量播种。排种精度高、结构简单、性能可靠，便于在多种播种机上配套安装，提高播种器的性能。是技术人员一直追求的目标。排种器是播种机的核心部件之一。排种器排种质量的好坏直接关系到播种质量的好坏。影响精密播种机播种质量的因素很多，但主要取决于排种器的排种性能。因此国内外在如何提高排种器的性能方面作了大量的研究工作并取得了较大进展。为了了解和掌握现有精播排种器的技术性能，为我国进一步研制推广精播机提供设计依据，必须加大对排种器试验台的研究和开发，排种器实验台是播种机研发所使用的主要手段，是快速产生新一代高性能播种机必不可少的实验设备。,（四）种床带传送装置驱动电机功率的确定,从结构上看，本排种器试验台的种床带传送装置是属于皮带输送机，并配有张紧和托辊装置。工作时，种床带处于匀速滑动状态，因此可粗略计算驱动种床带传送装置平移运动所做的功，来确定驱动电机功率。 1.运动中滚筒所需的驱动扭力F1为： F1=9.80665*G*f=9.80665*24.97428*0.65=159.2N 式中，G种床带总质量，G=6.228*4.01=24.97428kg f橡胶带与钢的动摩擦系数，f=0.65 2.滚筒的驱动转矩M1为： M1=F1*R=159.2*0.1=15.92N.M 式中 R滚筒半径，R=0.1m 3.滚筒在种床最大前进速度下的转数Nm为： Nm=Vm/2PR=60Vm/3.14d=120/(3.14*0.2)=192r/min 式中。Vm种床带最大前进速度Vm=7.2km/h 计算工作机功率： P=（M1*Nm）/9550=15.92*192、9550=0.320087kw,二.工作原理及总体结构,一）工作原理 在田间测试播种机性能时，排种器随拖拉机向前进方向移动。排种器试验台正好相反，它是用输送带做种床，并模拟播种机的田间作业速度进行运动，排种器在实验时固定不动，输送带（种床）相对于排种器运动。这样，就使播种机相对地面的运动转变为地面相对于播种机的运动。从相对运动的概念来说，是一个参考坐标系转换问题，其效果是一样的。排种器在固定位置把种子排在喷上油层的输送带上，种子被油层黏住，然后对种床带上的排种情况进行实时摄录和处理，从而测得种子粒距，达到检测排种均匀性等各项指标的目的。,（二）总体结构,试验台总体结构如图2-1所示，主要有台架，种床带装置，排种器安装架，驱动装 置 ,以及5mm厚，长宽不一的铁板。,图2-1 试验台总体结构简图,三.主要工作部件参数的设计,（一）种床长度的确定 考虑到被排种器实验台采用视觉方法测得粒距，有时希望还能从种床带上直观地观察一小段排种实况，而种床带刹车后还会运行一段距离，因此，把种床带有效长度定为2.8m较合适，同时该种床带的类型为普通橡胶输送带，胶布层数为三层，上胶+下胶厚度为3.0+1.5mm周长为6.228m，宽0.4m，每米长的质量为4.01kg/m。,（二）种床带前进速度的确定,当前，国内外的当前，国内外的中耕作物精播机作业速度一般都在58km/h左右，部分先进的气力式播种机可达1012km/h。一般说来，速度超过10km/h，播种质量就有明显下降的趋势且试验标准要求，播种机试验前进速度为1.02m/s（3.67.2km/h）。排种器试验台的设计，除了满足现有播种机的实际速度要求之外，还应提高其测试范围，从而种床带前进速度确定为1.57.5km/h。,（三）排种盘转速的调整范围,从现有国内外先进的中耕作物精播机的作业速度来看，其前进速度在12km/h时，则对应的排种盘转速一般在20200r/min之间。所以，本试验台排种盘转速调试范围为15200r/min。,（四）种床带传送装置驱动电机功率的确定,从结构上看，本排种器试验台的种床带传送装置是属于皮带输送机，工作时，种床带处于匀速滑动状态，因此可粗略计算驱动种床带传送装置平移运动所做的功，来确定驱动电机功率。 1.运动中滚筒所需的驱动扭力F1为： F1=9.80665*G*f=9.80665*24.97428*0.65=159.2N 式中，G种床带总质量，G=6.228*4.01=24.97428kg f橡胶带与钢的动摩擦系数，f=0.65 2.滚筒的驱动转矩M1为： M1=F1*R=159.2*0.1=15.92N.M 式中 R滚筒半径，R=0.1m 3.滚筒在种床最大前进速度下的转数Nm为： Nm=Vm/2PR=60Vm/3.14d=120/(3.14*0.2)=192r/min 式中。Vm种床带最大前进速度Vm=7.2km/h 计算工作机功率： P=（M1*Nm）/9550=15.92*192、9550=0.320087kw,5.电机的额定转矩M0为： M0=M1/i=15.92/2=7.96n.M 式中i电机与滚筒传动比，i=2 6.在种床带最大前进速度下驱动电机的转数n： n=Nm*i=2*192=384r/min 7.由于采用专用变频电机，电机频率范围内大部分处于恒功率工作状态，则电机额定功率P0为： P0=M0*n/9550=(7.96*384)/9550=0.320067kw 8.播种机上排种器大都为地轮驱动，单个排种器的排种盘转动所需转矩最大约为12.75N.M排种器驱动电机的额定转矩M1为： M1=M3/i2=12.75N.M 式中。M3排种盘所需最大转矩，M3=12.75N.M 电机与排种器轴传动比，i2=1 9.电机额定功率：P1=2*P*N，m*M/60=0.272kw 式中，N，m拍中盘最高转速，且为200r/min P=P0+P1=0.320067+0.272=0.592067KW 因此，选取JZy22-4型电磁调速电动机，电动机的功率为1.5kw，质量为100kg，调速范围为：1201200r/min,此系列电动机式一种交流无级变速电动机，它由笼式异步电动机，电磁转差离合器所组成，与控制器配合后，可在规定的负载下和转速范围内能均匀地，连续地无级调速，并能输出额定的转速。因此，适用于该排种器试验台使用。,四.设计传动系统,（一）一级皮带传动的设计： 由前已知该电机于滚筒的传动比为2 即i=n1 式n1电机的转速，且为384r/min。 n2滚筒的转速，且为192r/min。,该皮带传动的简图为下图2：,9.带轮结构设计：,V带轮设计的主要要求是质量小.结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 带轮的材料主要是铸铁，常用材料牌号为为HT150，HT200.铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。 铸铁V带轮的典型结构有四种：实心式，腹板式，孔板式和轮辐式。基准直径D（2.53）d（d为轴的直径，mm）时，可采用实心式；D300mm时，可采用腹板式（当D1-d1100mm时，可采用孔板式）；D300mm时，可采用轮辐式。 V带轮轮缘的截面及各部尺寸见表9。由于V带在带轮上弯曲时，截面变形使其锲角变小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，一般应适当减小轮槽槽角。,由此设计出的大轮为下面图4-2：,五.各轴的设计,（一） 轴的材料：主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常见的是45钢。 合金钢比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多。因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭曲刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（高频淬火.渗碳.氮化.氰化等）以及表现强化处理（如喷丸.滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉.良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 下表5.1列出了轴的常用材料及其主要机械性能：,（二）轴的结构设计：,轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型.尺寸.数量以及和轴连接的方法；载荷的性质.大小方向及分布情况；轴的加工工艺等。,第一传动轴（电动机与输送装置相连的轴）的设计：,1.选择轴的材料： 选择轴的材料为45钢，其机械性能由上表可查得 - 1b=60MPa,b=640MPa,-1=275MPa,-1=155MPa. 2.求输入轴上的功率P2，转矩T2： 若取带传动的效率1=0.96，则： P2=P0*1 =0.96*1.5kw =1.44kw 转速n2=192r/min。 所以T2=9550000*P2/n2 =9550000*1.44/192 =71625N.Mm,3.初步确定轴的最小直径： 根据表13，选取C=122,C为取决于轴材料的许用 扭转应力t的系数。 dmin=C* =112 =21.9072mm 4.轴的结构设计： （1）拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用。现拟出装配方案如下：,（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 （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，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据di=45mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承46209，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得46209型轴承的定位轴肩高度h=1.1，所以I段轴的长度可初步设计为19mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度,（4） 轴上零件的周向定位 皮带轮，滚筒与轴的周向定位均采用平键联接。按dIII-V由手册查得平键截面b*h=16*10(GB109579)，键槽用键槽铣刀加工，长为85mm（标准键长见GB109679），同时为了保证滚筒与轴配合有良好的对中性，故选择滚筒与轴的配合为H7/n6；同样，右端第一个带轮与轴的联接，选用平键b*h*l=10*8*15,带轮与轴的配合为H7/k6。第二个带轮与轴的联接，选用平键b*h*l=10*8*45，带轮与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。,（5） 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表5-2 ，取轴端倒角为2*450 ，各轴肩处的圆角半径见图5 。 （6）求轴上的载荷 首先根据轴的结构（图5-1）做出轴的计算简图（5-2）。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值 。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距 ，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和计算弯矩图， 从轴的结构图和计算弯矩图中可以看出截面33处的计算弯矩最大，是轴的危险截面。截面33处的各相关数据计算如下。,（7）按弯扭合成应力校核轴的强度,画受力简图（如图5-2所示） 画轴空间受力简图5-2：,画轴空间受力简图5-2：, 绘制轴的工作图，,6.毕业设计总结,我的毕业设计课题是：多功能试验台的设计。这是一个关于系统整体设计的毕业设计，在往界的毕业设计中还未曾有过该类的设计，另外，该设计的重点是各轴和整体传动系统的设计，排种器和输送带的性能的各数据是该设计的关键，其中排种器的各数据是经验值，由于缺乏必要的数据，工作停顿了段时间，通过多种渠道，终于查询到一篇研究所的实验报告，其中有排种器的相关数据，经过一段时间的不懈努力，设计工作基本完成。 在设计过程中，一方面我深感自己知识的 贫乏和平时锻炼的重要性，深刻领会到实践与理论的差异性；另一方面，通过这次独立的设计，更加坚定了继续努力学习的信念，深深体会到理论与实践的有机结合是学习和掌握知识的重要途径，同时也是搞好教学的重要环节。在整个毕业设计过程中，使我提高了独立思考问题和解决实际问题的能力。在整个毕业设计过程中，我通过各种方式收集、查找相关资料。在此过程中我刻苦努力，虚心请教，不放过任何难 点与疑问。而通过这次的毕业设计，使我认识到要掌握深层次的模具设计需还需掌握更多的机械相关课程的知识，如机械制图、材料力学，机械制造，机械原理等等。如今我不仅认 识到了如何将知识更好的与实践向结合，并且通过这次设计使我了解了一些设计方法和使自己更加熟练的掌握了一些设计软件（如AutoCAD、PRO、Word等），同时也使我了解了怎样去查找设计相关的设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利和帮助。,（二）致谢,经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师赵进辉老师。赵老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，
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