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拌药器
三维
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拌药器的三维实体设计,拌药器,三维,实体,设计
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专 业机械设计制造及自动化学 院工程学院姓 名李方涛指导教师刘天祥论文（设计）题 目拌药器的三维实体设计毕业论文（设计）前期工作小结 前期我主要完成了与课题相关的分析工作，通过对相关的文献资料进行细统的搜集、分析，选出了与设计有关的资料备用，分析了一些拌药器的结构与构造的情况，以及查阅相关文章及机构，了解国内外相关机械的应用。拟定了设计对象，对整体进行了系统分析，寻找最佳设计方案，按时完成了前期的工作计划，并开始为下一阶段的设计做准备毕业论文（设计）中期工作小结 经过前期大量的资料收集后选择了拌药器为本次设计的对象，结合以前所学的知识，查阅相关文章及机构，对其进行了结构分析及工序安排，并制定了其加工工艺，编写了加工的程序清单，完成了加工用量的选择和相应计算，制定了相应加工的工艺卡片。在此过程中所遇到的问题通过与老师沟通，大部分已经得到解决，并开始着手最后阶段的设计工作指导教师意见指导教师签名：2009 届本科生毕业论文（设计）中期汇报表填表日期：2009-4-29黑龙江八一农垦大学本科生毕业论文（设计）任务书论文题目拌药器的三维实体设计学院名称工程学院姓名李方涛专业班级05设计一指导教师刘天祥 课题类型毕业论文毕业论文（设计）的内容摘要在综述国内外机械包衣技术与机械发展的基础上，根据种子包衣技术要求和搅拌条件对滚筒进行容积、尺寸计算，然后对减速装置进行设计，利用pro/e进行实体仿真。 毕业论文（设计）基本要求及工作量要求1、论文基本要求：毕业论文（设计）按照工程学院基本要求的要求进行撰写，注意可视界面设计的美化和完整性，并进行仿真分析。2、工作量要求：二维总体装配图一张 三维实体装配图一张 输出仿真视频毕业论文（设计）的主要阶段计划（分前期、中期、后期）前期：2009年3月20日至3月30日根据论文的基本条件进行资料查阅。中期：2009年3月30日至4月20日确定方案，初步计算编辑和设计。后期：2009年4月21日至5月20日论文撰写与修改，准备答辩。任务下发日期2009-3-20完成日期2009-6-1系主任 主管教学院长审批（签字）：黑龙江八一农垦大学毕业设计 摘要随着精量点播技术的不断推广，对种子的处理要求也随之提高。现有的一些偏远贫困区域种子拌药技术不够，已不适应当前进行精量点播的要求 有些地方不得已采用人工拌种，这既造成人力物力的浪费叉降低了工效。经分析设计此简易拌药器以适应某些偏远贫困地区小批量、低要求的拌种的需要。本文根据目前我国种子包衣的现状，结合国内外种子包衣拌药机械，进行简易种子拌药器三维设计及运动仿真。使用专业CAD软件proe对拌药器进行三维实体设计并对拌药器的运动生产过程进行仿真。针对三维软件proe主要介绍了其产生和发展的历史以及应用前景，同时展示了proe强大的运动仿真和分析功能。本设计尚有许多不足，设计结果仅作为一种参考。关键词：拌种，种子包衣，动画仿真，proeAbstractWith the precision of the continuous promotion of on-demand technology, the processing requirements of the seed as well. The existing poverty in some remote area medicine technology seed mix is not enough to no longer meet the current requirements of precision in some areas demand a last resort the use of artificial seed dressing, it is both a waste of human and material resources to reduce the ergonomic fork. The design of this simple analysis doser mix in order to adapt to the remote poverty-stricken areas of some low-volume, low requirements of the needs of seed coating. In this paper, based on the current status of Chinas seed coating, seed coating mix at home and abroad medicine machinery, seed mix drugs for simple three-dimensional design and motion simulation. The use of professional CAD software on the proe doser mixed design three-dimensional entities of the mix of sports medicine devices for the production process simulation. Three-dimensional software for proe introduced its historical emergence and development as well as the application, at the same time showed a strong proe motion simulation and analysis functions. There are many of the inadequate design, design as a reference only.Keywords：Seedvax，Seed coating，Animated Simulation，Proe目录摘要IAbstractII1. 绪论11.1 选题的意义11.2 种子包衣拌药机研究的现状11.2.1 种子包衣拌药的目的及意义11.2.2 几种常用的拌种方法21.2.3 拌种时的注意事项31.2.4 经济效益31.3 推广CAD/CAM技术的重要意义41.4 论文的主要研究内容42. PRO/E模块简介442.1 ProEngineer52.2 ProASSEMBLY52.3 ProCABLING62.4 ProCAT62.5 ProCDT73 拌药器的搅拌部分的设计73.1 滚筒的结构形式及尺寸5：73.1.1 容器容积的确定683.2 工作原理93.3 主要参数的确定93.3.1 滚筒转速的确定93.3.2 种子在滚筒内的运动分析9103.3.3 滚筒转速的确定113.3.4 最佳滚筒转速的确定123.3.5 试验及其结果分析134. 传动装置的设计10144.1 电动机选用11144.1.1 电动机选用的基本原则144.1.2 电动机功率的确定144.1.3 电动机选择154.2 带传动的设计154.2.1 计算总传动比154.2.2 传动参数164.2.3 确定设计功率174.2.4 选择带的型号184.2.5 确定带轮的基准直径和184.2.6 验算带速184.2.7 确定中心距a和V带基准长度184.2.8 验算包角194.2.9 确定初拉力194.2.10 计算作用在轴上的压力194.2.11 带轮的结构设计204.3 主轴的设计234.3.1 初选轴的结构234.3.2 轴尺寸及结构设计12234.3.3 轴的校核255 三维动态仿真275.1 特征参数化建模技术275.2 特征参数化建模设计思想285.3 虚拟装配295.4 仿真总述316 总结34参考文献35致谢36- 37 -1. 绪论1.1 选题的意义我国人口众多，吃饭问题是优先考虑的问题之一，因此农业的兴衰关系到国家的安定。而优良的种子与种子的正确处理是农业丰收的前提。前者在我国取得了长足的进步，而后者却任重道远。长期以来，农民对种子的处理仅局限于温水浸种，日光晒种，无机石灰水或者硫酸铜水溶液浸种等简易的方法。有机汞制剂及有机氯出现后被大量用来粉剂拌种防治病虫害，其停止生产后改用保护性五氯硝基苯和内吸性多菌灵杀菌剂以及有机磷乳油加水稀释后浸种或拌种。但传统的拌种和浸种方式费药、费工、费钱，且效果不佳，污染环境，同时杀伤害虫及其天敌，因此不是一种较好的方法。1968年在美国开始出现种子包衣，最初的目的是为了播种和保苗。之后，欧洲一些国家改良种子包衣技术，并扩大到蔬菜和花卉上应用。1963年日本出现了用红土包覆牧草种子的技术，1981年日本株友式种衣剂开始应用。八十年代中后期，美、日、英以及西欧一些国家对种衣剂引起高度重视，并相继投入大量的科研力量，使种衣剂理化性能、产品质量和应用效果得到很大提高。现在，发达国家都颁布了种子法，要求种子必须先包衣才准出售。但国外种衣剂多为防病或防虫或防缺素症的单一型，如美国FMC公司的35ST为呋喃丹杀虫剂单一型，瑞士汽巴嘉公司的APRON为防病单一型。我国八十年代初才开始这方面的研究，经过科技人员的努力取得了很大的进步，并已有产品投入了批量生产。种子包衣技术是我国九十年代广泛推广的一项植物保护技术，它具有综合防治、低毒高效、省种省药、保护环境、投入产出比高的特点，深受欢迎。1所谓种子包衣是采取机械或手工方法，按一定比例将含有杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂、缓释剂和成膜剂等多种成分的种衣剂均匀包覆在种子表面，形成一层光滑、牢固的药膜。随着种子表面，形成一层光滑、牢固的药膜。随着种子的萌动、发芽、出苗和生长，包衣中的有效成分逐渐被植株根系吸收并传导到幼苗植株各部位，使种子及幼苗对种子带菌、土壤带菌及地下、地上害虫起到防治作用。药膜中的微肥可在底肥借力之前充分发挥效力。因此，包衣种子苗期生长旺盛，叶色浓绿，根系发达，植株健壮，从而实现增产增收的目的。1.2 种子包衣拌药机研究的现状根据国家实行“种子工程项目”和农业部“种子产业化项目”的精神，尤其是在中央农村工作会议上提出的“九五”期间分段实施“种子工程项目”进展和指标，提出各地要提高“良种精选率”，“良种包衣率”和“社会统一供种率”。精选是包衣的基础，包衣是关键，供种为目的，三者密切相关，缺一不可。国家提出包衣率每年要以20%的速度递增，国家宏观调控的大气侯对推广良种包衣技术十分有利。目前推广的面积只占种植面积的23.5%，尚属起步阶段，还有77.5%的面积有待推广。根据国家要求“九五”期间完成15亿亩的良种包衣率，大约需要不同型号种衣剂2225万吨，现有年生产能力只有2.6万吨，此数仅为总需求量的九分之一，可见农业良种包衣技术推广和工业上制造技术推广均需做大量工作。种子包衣技术是一种新型高效的种子处理技术，也是当前国际上一项先进的种子处理技术，同时也是种子标准化的重要措施。目前世界上只有美国、英国、日本、德国、丹麦、前苏联等发达国家拥有种衣制造技术，并在多种作物上广泛应用，效果显著，我国从国外引进的良种大都进行了种子包衣。我国于80年代初进行种子包衣技术的研究，成果最显著的是中国农业大学研制的药肥型种衣剂系列产品，它是将杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂和缓解剂等经过特殊加工工艺而成，一般可增产1020，已累计在全国推广25亿亩，创经济效益85亿元，达到相当可观的规模效益。我国北方广大地区长期倍受十年九旱之苦，南方众多地区亦经常遭受伏旱之灾，因干旱造成的粮食减产相当于其它各类气象灾害损失量的总和。因而与干旱作斗争是减灾的长期而首要的任务，抗旱型种子复合包衣剂就是在这种思路下研制成功的种子处理新技术。专家验收认为，该项技术填补了我国在种衣剂新剂型方面的一项空白。根据国家有关部委测算，1993年1996年每年需各类种衣剂35万吨40万吨，目前全国的生产能力尚不到3000吨，其中以中国农业大学的药肥型种衣剂为主，已有的7个厂总生产能力为2700吨，仅为市场需求量的7580，相差很大。而且，现在厂家种衣剂型号有局限性，因而对于种衣剂产品化，国内将有很大的潜在市场。1.2.1 种子包衣拌药的目的及意义种子包衣技术是随着农业现代化发展而出现的一项种子新技术。其主要目的是使种子适于播种，并起到防病、防虫，提高抗旱、抗寒、抗潮特性，促进出苗，增加产量和改善产品质量综合作用的种子加工新技术。2种子包衣是指在种子外面包一层含有药剂和促进生长调节物质的“ 外衣” , 这层外衣称为种衣剂。种衣剂与通常用的浸种和拌种农药不同, 它粘在种子的表面, 随种子进入土壤后, 遇水立即溶解, 药效也随之降低或很快消失。而种衣剂包在种子外面, 能立即形成“ 种衣” 的膜。随种子进入土壤后, 遇水只能吸胀几乎不被溶解, 在种子周围形成一个屏障, 随种子萌动、发芽、出苗、成长, 有效成分逐步释放, 并被根系吸收传导植株各部位, 延长了有效期, 使药剂有效成份得到充分利用。故种子包衣是一项防病、治虫、保苗、壮苗、增产增收效益较好的新技术。1.2.2 几种常用的拌种方法为更好的防治作物病虫害，除采用化学农药浸种外，还可以进行农药拌种，农药拌种方法简便，药效期较长，能收到事半功倍之效。现介绍几种常见的药剂拌种法：干拌 主要使用粉剂农药拌种，如三唑酮、绿亨2号、禾果利、福美双、拌种双等。如玉米处理丝黑穗病种子，可用三唑酮每50kg种子甩药325400g；处理高梁丝黑穗病种子，每50kg用药130-170g；防治黄瓜疫病可用50福美双WP，按种子重量的0.4的药量拌种；绿亨2号WP拌种，每公斤瓜类种子用药4-5g，可有效防治潜伏于种子上的真菌性病害等。最好用专用拌种器拌种，药剂、种子按比例称好倒入拌种器内，正、倒转各10分钟即可拌匀。在无拌种器的情况下，可用塑料袋代替，将农药与种子倒入袋中，扎紧袋口，上下左右来回摆动50次即可。使用此法时，注意塑料袋不宜过大，装种量不超过袋长的 23，以便于操作和保证拌种质量。湿拌 主要是用乳剂农药拌种，拌种时先按比例将农药、水、种量称好，把农药倒入水中稀释均匀，把种子倒入拌种容器内，然后将农药稀释液倒入拌种容器内，边倒边翻动，充分拌匀，盖上塑料布堆闷24h后，即可播种。如40乐果EC 500g对水15kg，拌麦种l 80kg，翻动后进行堆闷，待药液干后即可播种，主要防治蝼蛄、蛴螬等害虫；或用90晶体敌百虫0.75kg，对热水10kg，溶化冷却后拌种150kg，晾干后播种，可防治麦类地下害虫；防治玉米地下害虫，可用40甲基异柳磷EC，按种子重量的01拌种，拌匀晾干后即可播种；防治水稻恶苗病，在稻种浸水后，按60kg稻种用40拌种双WP 100g，先将拌种双用一定量的水稀释，均匀泼在种子上，充分拌匀即可。混合拌种 乳剂农药和粉剂农药混合拌种是值得提倡的一种拌种方法。拌种时应先将乳剂农药，堆闷晾干后再拌粉剂农药，各计其量，方法同上。这种拌种方法消毒灭菌比较彻底。31.2.3 拌种时的注意事项拌种的注意事项一是拌种时，种子重量、药量和水量称量要准，稀释要均匀，以防药物过多而伤害种子，药量过少则达不到灭菌的效果。有的农药如抑霉灵内吸杀菌剂，该药用于拌种时，宜于干拌，湿拌和闷种均易产生药害。因此，应充分了解农药性能。二是拌种时要尽量做到随拌随种，不能长期存放，拌好药的种子不宜在阳光下曝晒，以免影响药效。三是目前拌种的农药多为毒性较大的农药，操作时要注意安全，拌种时应戴口罩，穿长袖衣服，拌种后剩余农药要及时清理干净，防止人畜中毒。1.2.4 经济效益根据本地实践, 种子包衣技术经济效益、社会效益和生态效益均十分显著。种子包衣能增加保花数、穗粒数及粒重, 最终亩产增加, 提高了经济效益。一般亩增收折合人民30元左右。用种子包衣技术, 减少了农民进行种子处理的环节, 减轻了劳动量, 为争农时提供了条件。同时预防了农户在处理种子过程中因一些不规则操作的人畜中毒现象, 还使种子部门知名度提高。由于种子包衣技术的应用, 预防了某些农药对后茬作物的危害, 同时也使农药不直接进入农田保护了生态环境。1.3 推广CAD/CAM技术的重要意义CAD/CAE技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来CAD/CAM技术的硬件与软件已降低到中小企业普遍能接受的程度，为该技术的进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，将可以解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐渐提高； 3D设计与成型过程的3D分析，将在我国制造业中发挥越来越重要的作用。CAD/CAM技术正在向拟人化、集成化、智能化和网络化方向发展。1.4 论文的主要研究内容本课题将从以下几方面进行尝试性产品数字化研究：（1）研究符合北方某些偏远贫困地区小批量、低要求的拌种需要机械。（2）进行设计计算。（3）用proe仿真分析，输出仿真视频。2. PRO/E模块简介4Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 1、参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。2、单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。2.1 ProEngineerPro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下： （1） 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； （2） 参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； （3） 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的 关系来进行设计。 （4） 支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，ProPROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。 （5） 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 ProENGINEER的基本功能。2.2 ProASSEMBLYPro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统，能提供用户自定义手段去生成一组组装系列及可自动地更换零件。Pro/ASSEMBLY是 Pro/ADSSEMBLY的一个扩展选项模块，只能在 Pro/Engineer环境下运行，它具有如下功能： （1） 在组合件内自动零件替换(交替式) （2） 规则排列的组合(支持组合件子集) （3） 组装模式下的零件生成(考虑组件内已存在的零件来产生一个新的零件) （4） Pro/ASSEMBLY里有一个 Pro/Program模块，它提供一个开发工具。使用户能自行编写参数化零件及组装的自动化程序，这种程序可使不是技术性用户也可产生自定义设计，只需要输入一些简单的参数即可。 （5） 组件特征绘零件附加特征值如：给两中零件之间加一个焊接特征。Pro/ENGINEER的基本结构能够使用一些直观的命令，例如“Mate”、“Insert”、“Align”等命令很容易地把零件装配起来，高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。装配体可以按不同的详细程度来表示，从而使设计人员可以对某些特定部件或者子装配体进行研究，同时在整个产品中使设计意图保持不变。附加的功能还能使用户很容易的创建一组设计，有效的支持工程数据重用。2.3 ProCABLING Pro/CABLING提供了一个全面的电缆布线功能，它为在Pro/ENGINEER的部件内真正设计三维电缆和导线束提供了一个综合性的电缆铺设功能包。三维电缆的铺设可以在设计和组装机电装置时同时进行，它还允许工程设计者在机械与电缆空间进行优化设计。Pro/CABLING功能包括： （1） 新特征包括：电缆、导线和电线束； （2） 用于零件与组件的接插件设计； （3） 在Pro/ENGINEER零件和部件上的电缆、导线及电线束铺设； （4） 生成电缆/导线束直线长度及BOM信息； （5） 从所铺设的部件中生成三维电缆束布线图； （6） 对参数位置的电缆分离和连接； （7） 空间分布要求的计算，包括干涉检查；（8） 电缆质量特性，包括体积、质量惯性、长度；（9） 用于插头和导线的规定符号。 2.4 ProCATProCAT是选用性模块，提供 ProENGINEER与 CATIA的双向数据交换接口，CATIA的造型可直接输入 ProENGINEER软件内，并可加上 ProENGINEER的功能定义和参数工序，而 ProEngineer也可将其造型输出到 CATIA软件里。这种高度准确的数据交换技术令设计者得以在节省时间及设计成本的同时，扩充现有软件系统的投资。 2.5 ProCDTPro/CDT是一个 Pro/ENGINEER的选件模块，为 CADAM 2D工程图提供 PROFESSIONALCADAM与 Pro/ENGINEER双向数据交换直接接口。CADAM工程图的文件可以直接读入Pro/ENGINEER，亦可用中性的文件格式，经由PROFESSIONAL CADAM输出或读入任何运行 Pro/ENGINEER 的工作站上。Pro/CDT避免了一般通过标准文件格式交换信息的问题，并可使新客户在转入 Pro/ENGINEER后，仍可继续享用原有的 CADAM数据库。3 拌药器的搅拌部分的设计3.1 滚筒的结构形式及尺寸5：种子拌药是一项较特殊的工作, 既要保证药物拌种均匀, 又要保证人体和工作环境不受侵害和污染。它通常用在种子加工流程中的最后一道工序。拌种药物有粉剂、悬浮液和液剂。拌药机要把小的药物均匀地喷洒并包在种子的外表。常用的拌药机, 按药品形式可分为粉剂、悬浮液和液剂拌药机, 广泛使用的是联合式拌药机, 即把粉剂和液剂装在同一机器里, 适于对小麦、玉米、大豆等的种子拌药处理。按结构特性分类, 拌药机可分为搅龙式和滚筒式两大类。美国古斯塔福森公司生产的SS-AMP型拌药机属滚筒式拌药机。本课题根据美国古斯塔福森公司生产的SS-AMP型拌药机属滚筒式拌药机滚筒结构以老师提供的现有机型（图3-1）为模型选用双重锥形空心滚筒。图3-1 参考模型3.1.1 容器容积的确定6容器容积的大小与生产能力有关。习惯上生产能力常以产品重量表示，如单位时间处理物料或产品的重量。因而欲求搅拌容器的容积，首先必须将产量化成单位时间的体积量，然后按下式进行计算：式中 搅拌器的容积，；每昼夜处理物料的体积，取 1.2；t每天物料处理时间，h，取10h；搅拌容器的备用系数，一般取；装料系数，通常取；同样容积的搅拌容器台数，台。根据如上公式计算和模型参考，滚筒有圆形、六边形、双重锥形等几种, 筒径较粗, , 一般为350-600毫米，滚筒尺寸确定如图3-2。 图3-2 滚筒尺寸 3.2 工作原理滚筒式拌药机与搅龙式拌药机的最大不同是其拌药筒内无转动部件, 而是靠拌药筒自身的转动混拌种子。其优点是加工后的种子不产生破碎。主要用于对大豆、花生等作物种子的拌药处理。下面以SS-AMP 型滚筒式拌药机为例做简单介绍。该机的供给箱底都有一个斜管, 以便使种子流进滚简。滚筒有圆形、六边形、双重锥形等几种, 筒径较粗,一般为350-600毫米, 筒的内壁有个2-3个筋条或导板, 以增加对种子的翻动作用；排种口处有一个可调的限流板, 用以控制种子在筒内停留的时间和流速, 滚筒的喂入端与底座平面有一可变的夹角, 种子从喂入端喂入, 经多次翻滚混合。种子与药液一同装进滚筒内, 药种接触充分, 拌药均匀。每个班次作业结束后, 除用清水清洗供药系统外, 应用铲子清理斜管和滚筒内璧上粘附的药物。7当滚筒转动时, 依靠滚筒的摩擦力的作用, 使种子在滚筒内不断升高抛下, 在种子与种子之间的摩擦和种子在筒内的旋转作用下, 使种衣剂粘附在种子表面, 形成药膜包裹种子, 完成种子包衣过程。根据工作原理, 种子在筒中一方面要旋转, 另一方面应随滚筒旋转, 将种子带到一定的高度后自由落下, 增加种子与种衣剂的接触机会, 种子与包衣剂的包裹时间一般只有5 6分钟, 所以, 必须在很短的时间内形成包衣层, 这就要求合适的转动速度和其它的措施配合完成。3.3 主要参数的确定3.3.1 滚筒转速的确定根据轻型种子包衣机的工作原理及包衣过程中的要求, 种子在其包衣过程中既要旋转, 又要使种子间相互摩擦搓和。因此, 在内螺旋的作用下, 一方面种子要产生旋转; 另一方面又要使种子在滚筒中升到极限点后落下, 避免种子与筒壁一起运动。所以滚筒筒体的转速非常重要, 必须求得滚筒的最佳速度, 满足种子包衣的要求。83.3.2 种子在滚筒内的运动分析9由于筒体中的摩擦力、重力和离心力作用, 筒壁对种子产生的法向反力, 使得种子不断地和筒壁一起作匀速圆周运动。同时, 种子还不断地在筒壁的原处作自转运动。当筒体的转速适度, 种子随筒壁运动到一定高度时, 由于重力的作用, 种子便开始脱离筒壁作斜抛射运动,使种子间相互碰撞和摩擦, 使种衣剂均匀地包裹在种子表面上, 形成包衣膜。以种子外层的某点(M ) 的种子为研究对象。当种子未脱离筒壁时,M 上作用有法向反力N , 筒壁和种子之间的摩擦力F,种子的重力P。假设种子与筒壁一起作匀速运动, 则种子的离心力为Fg 达到最大值, 且方向为负。在力系(P,N , F, Fg) 中(如图3-3所示) , 在种子的相对平衡状态下, 各力在法向与切向坐标轴上投影的代数为零： 图3-3 种子在滚筒内的受力简图 （3.1） （3.2）由于种子在脱离筒壁瞬时条件是法向反力, 此时: （3.3）即筒的转速为： （3.4）其圆周速度为： （3.5）3.3.3 滚筒转速的确定设半径为R 的筒体作匀速转动, 当种子随筒体运动到某一位置时(如图3-4 所示的M 点处) , 种子即开始离开筒壁作自由抛射运动, 最后下落到简体处。此时, 种子在抛射运动中的轨迹方程为: 图3-4 种子在滚筒内的轨迹示意图 （3.6）式中：t种子从M 点落到的时间； 种子刚离开筒体的瞬时初速度； 与水平线的夹角(即种子的脱离角)； 设种子的最高点与下落到筒壁的接触点的高度差, 即落体高度H为：由于 为种子从M 点到抛物线最高点M 的垂直距离,为了求出, 可先求出种子到达最高点的纵坐标Y, 则: （3.7）从图3-4中可以看出：为从M 点到 的垂直距离:因此, 种子的落体高度为: （3.8）从上式(6)中可知, 种子落体高度与滚筒的半径R 及脱离角有关, 而脱离角与转速有关。因此, 可根据求得最佳的滚筒转速。3.3.4 最佳滚筒转速的确定将对求导数并令则：当时，种子将始终不会脱离滚筒壁作抛物线运动。所以：故 此时，H有极大值， 则： 为最佳脱离角, 滚筒转速为最佳转速。因此, 滚筒转速为最佳转速由(3)式得： （3.9）3.3.5 试验及其结果分析根据滚筒容积 (式中,Q: 滚筒容积;G: 种子量; Y: 种子容重)和滚筒长径比:1 的关系, 以及前面的分析, 我们设计研制出试验机, 其基本参数为滚筒直径0.45m , 长 0.8m , 转速可调, 对玉米种子进行包衣试验。1. 试验及其结果:表3-1 不同转速条件下种子包衣情况转速（r/min）204060100包衣时间（min）5555种子包衣层极不均匀较均匀均匀不均匀种子胚芽凹部无包衣剂有包衣剂有包衣剂不良包衣剂2. 实验结果分析从试验结果表 l 中可以看出, 当滚筒的转速为时, 种子坯芽凹部处有种衣剂覆盖, 种子表面形成完整的药膜, 包衣层厚度均匀, 符合包衣质量的要求, 这一试验结果与最佳转速公式(7)的计算结果一致。如果转速过高, 种子将与筒壁一起转动, 而不能从筒中的最高点落下, 减少了摩擦搓和的时间, 因而包衣效果不好; 如果转速过低, 种子不能升高到筒中的最高处, 摩擦搓和作用差, 不能形成完整的包衣层, 因此该机的额定转速为。4. 传动装置的设计104.1 电动机选用114.1.1 电动机选用的基本原则搅拌设备的搅拌器通常由电动机驱动。由于搅拌设备的转速一般都比较低，因而电动机绝大多数情况下都是与变速器组合在一起使用的，有时也采用变频器直接调速。为此，选用电动机时，应特别考虑与变速器匹配问题。通常应根据搅拌功率和搅拌设备周围的工作环境等因素选择电动机的型号，并遵循以下基本原则： 根据搅拌设备的负载性质和工艺条件对电动机的启动、制动、运转、调速等要求，选择电动机类型。根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，合理选择电动机容量，并确定冷却通风方式。同时选定的电动机型号和额定功率应满足搅拌设备开车时启动功率增大的要求。 根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯和腐蚀及易燃易爆气体等，考虑必要的防护方式和电动机的结构型式，确定电动机的防爆等级和防护等级。对于气体或蒸汽爆炸危险环境，应根据爆炸危险环境的分区等级和爆炸危险区域内气体或蒸汽的级别、组别和电动机的使用条件，选择防爆电动机的结构型式和相应的级别、组别；对于粉尘爆炸危险环境，则根据爆炸危险环境的分区等级和电动机的使用条件，选择防爆、防护电动机的结构型式和相应的防爆、防护等级；对于火灾危险环境，则根据火灾危险环境的分区等级和电动机的使用条件，选择防护电动机的结构型式和相应的防护等级。化学腐蚀环境时，应根据腐蚀环境的分类选择相适应的电动机。 根据企业电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级。 根据搅拌设备的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的性能要求，以及机械减速的复杂程度，选择电动机的额定转速。 除此之外，选择电动机还必须符合节能要求，并综合考虑运行可靠性、供货情况、备品备件通用性、安装检修难易程度、产品价格、运行和维修费用等因素。4.1.2 电动机功率的确定电动机额定功率是根据它的发热情况来选择的，在允许温度以内，电动机绝缘材料的寿命为1525年. 如果超过了允许的温度，电动机使用寿命就要缩短。一般来说，每超过8，使用年限会缩短一半。而电动机的发热情况，又与负载大小及运行时间长短有关。搅拌设备的电动机功率必须同时满足搅拌运转及传动装置和密封系统功率损耗的要求，此外还要考虑在操作过程中出现的不利条件造成功率过大等因素。电动机额定功率可按下式确定： （4.1）式中：电动机功率，kW； 搅拌功率，kW； 轴封装置的摩擦损失功率，kW； 传动装置的机械效率。轴封装置摩擦造成的功率损失因密封系统的机构而异。本设计的传动装置采用带传动，其效率为0.950.96。4.1.3 电动机选择 由于搅拌设备转速不大，根据上一章滚筒转速的计算以及电动机选用原则查表4-1，Y（IP44）系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择Y132S-1。表4-1 Y系列三相异步电动机的型号及相关数据电动机型号额定功率/KW满载转速/()启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y90L1.110002.22.2Y132S-12.26002.22.2Y315S45600 带传动的设计根据4.1电机的选择及参数进行带传动的设计计算。4.2.1 计算总传动比 由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动为： 4.2.2 传动参数 由于减速装置为3级带传动，所以令，。因此各轴转速如下：I轴 II轴 主 轴 各轴输出功率如下：I 轴 II 轴 主 轴 式中 带传动效率，取0.95； 轴承效率，取0.99。各轴的输出转矩：电动机动力输出轴的输出转矩为则 I轴 II轴 主 轴 表4-2运动和动力参数计算结果轴名功率转矩转速传动比输入输出输入输出电动机轴2.2350166002I轴2.12.0666530658653002II轴1.971.941251441238921503主轴1.851.83353092349561504.2.3 确定设计功率设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： （4.2）式中需要传递的名义功率工作情况系数，按表4-3工作情况系数选取。表4-3工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机4.2.4 选择带的型号查看机械设计手册，可选取A型带4.2.5 确定带轮的基准直径和查表4-3. V带带轮最小基准直径知A型带=75mm,选取小带轮基准直径：；大带轮基准直径：查手册选取大带轮基准直径标准值仍为其传动比误差，故可用。表4-3 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE2050751252003555004.2.6 验算带速式中；小带轮基准直径；即,符合要求。4.2.7 确定中心距a和V带基准长度根据：初步确定中心距；选取中心距初算带的基准长度： （4.3）式中带的标准基准长度；带的初算基准长度；初选中心距；查手册，普通带基准长度及长度系数确定带的基准长度；4.2.8 验算包角小带轮包角：4.2.9 确定初拉力 （4.4）式中计算功率 带的速度 z带的根数（根据模型选一根） 包角修正系数 m普通V带每米长度质量查机械设计手册得 ，；所以4.2.10 计算作用在轴上的压力 （4.5）式中初拉力带的根数小轮包角；所以，4.2.11 带轮的结构设计1. 带轮材料选择本设计中转速要求不高，材料选用 HT200；2. 带轮结构形式本方案中带轮为中小尺寸，选用腹板轮。3. 带轮结构尺寸图4-1 带轮结构尺寸查机械设计手册 得， ，。；第二级、第三级减速带轮设计与上面类似，在此不再进行设计。图4-2 中速级带轮结构图4-3 带轮主要尺寸及公差4.3 主轴的设计4.3.1 初选轴的结构由于轴的一端有法兰盘，轴上零件都只能从一端装入，即下图左端装入；又考虑轴承成对采购，轴承应统一型号，所以初选轴段设计如图4-4所示。图4-4 主轴结构示意图4.3.2 轴尺寸及结构设计121) 轴的材料该轴舞特殊要求，因而选用调制处理的45钢，查机械设计手册8知，。2) 求轴的功率、转速及扭矩由表4-2知，3) 初步估算最小直径先按下式初步估算各轴最小直径：由机械设计表8-4，当选取的材料为45钢时，取C=110，于是得4) 确定各段直径和长度最小直径显然是装带轮的1-2段，由于有键槽轴径需增大5%，则1-2段轴径应为。由于轮毂宽度为，又要求装备可靠，轴段宽度应比轮毂宽度小，因此。装左侧轴承端盖处，（2-3）段，因带轮的轴向定位采用轴肩定位，故取，由于装配的精度，避免带轮不在同一平面取。装轴承段（3-4段，5-6段）考虑轴承配对，基本尺寸一致，此处取，此处初选圆锥滚子轴承，型号30309，其尺寸，两轴承之间采用套筒定位，因此取。装套筒段此次是非定位轴肩取，。连接法兰段，此处对轴承不需定位，取，此处长度不宜过长避免附加弯矩过大，取。5) 轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位采用平键连接。按1-2段，查手册得平键剖面（GB 1095-1979）,键槽用键槽铣刀加工，长为。为保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择轮毂与轴的配合代号；滚动轴承与轴的周向定位是靠过盈配合来保证的，此处选。轴的各部分尺寸和实体图如下图：图4-5 主轴结构尺寸图图4-6 主轴结构实体图4.3.3 轴的校核主轴的校核验算主轴强度为例其他各轴同此：由于主轴处于倾斜状态，需将其转化成轴的轴向力和径向力进行计算，我们取轴向为等效水平方向，径向为等效垂直方向，并将物种和药液重力分解到这两个方向（假设滚筒加物种等总重30kg，倾斜角），应用机械设计校核方法计算。在等效垂直面上，重力分解出一分力：带轮圆周力： 带轮轴径向力； 计算轴承支反力；水平面 垂直面：画弯矩图：水平面 垂直面 合成弯矩M：画扭矩图：画计算弯矩图：因单向回转，视扭矩为脉动循环， ，则截面C处的当量弯矩为：按弯扭合成应力校核轴的强度：由图可见截面D处的当量弯矩最大，故校核该截面的强度查手册得 ，故安全。图4-7 校核弯矩图其他各轴设计方法与主轴类似，在此不一一计算了。5 三维动态仿真5.1 特征参数化建模技术随着面向对象技术及特征建模技术的发展，CAD已从单纯的模仿二维工程图样飞跃到三维实体造型。同时，当今虚拟现实技术的发展，使得 CAD 技术在工程设计中呈现越来越重要的地位。据统计，齿轮变速箱类产品的设计 90%以上的工作是以修改原有的设计为主，而对原有设计的某些局部改动可能会形成迭代关系，牵涉到大量的变化。因此迫切需要建立产品各数据间的函数关系，使得局部的修改能自动实现全局修改，以保持产品的整体优化状态。近年来，随着三维几何模型技术的发展，设计人员可以直接在计算机显示器前构建和观察产品的三维型体和结构，设计结果可以用三维模型存储，也可由模型生成二维工程图。这种以三维几何模型为基础的CAD系统称为三维CAD系统。参数化设计是目前CAD应用技术中最重要的技术之一。参数化设计将零部件图形的描述分为三部分：图形的拓扑关系、图形的几何参数以及这些几何参数与图形结构参数之间的关系。它主要特点是：全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。这种设计技术特别适合于标准件和通用件的设计以及结构定型的系列产品设计。本文对主轴箱的参数化特征建模设计就是基于Pro/ENGINEER这样的三维CAD系统。Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。其采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上，以确保所有的零件和各个环节保持一致性和协调性。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。目前市场上品种规格较多，采用特征参数化建模技术设计可大大提高产品的设计效率、降低产品的设计成本、缩短产品的设计周期。5.2 特征参数化建模设计思想参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约束尺寸关系。参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有着显式的对应，设计结果的修改受到尺寸的驱动。综合应用特征技术和参数化设计技术，充分发挥各自优势是解决三维设计简单、快捷、高效的有效途径。在Pro/E中提供了可程序化的工具 Pro/PROGRAM，利用此工具可以先将某些要更改的步骤和尺寸编写成语句，使得整个零件文件或装配部件能够易于操作。下面以直齿圆柱齿轮实体模型的生成过程为例说明特征参数化建模的过程。齿轮结构形状较为复杂，传统的 CAD 绘图技术都是使用固定的尺寸来定义几何元素。所画的每一条线都有自己确定的位置，想要修改所画的内容，只有删除原图后重画。其参数化特征造型方法如下：根据设计方案，利用三维造型功能进行基本造型，生成齿轮的基本造型。再调用基本特征建立特征库，形成所需的零件信息模型。在这个基础再加上一颗记录造型过程的模型树，记录创建历史和原始数据。从特征库中选取设计所需要的特征，输入设计参数，将多个特征结合起来共同构成齿轮的形状特征模型。对于不同的齿轮造型，选取要修改的特征及修改类型，改变相应参数，系统根据参数约束关系自动将参数变动传递到特征几何表示中并反馈到图形显示中。135.3 虚拟装配虚拟装配(VA)是产品数字化定义中的一个重要环节，在对部件或整体进行有限元分析或动态分析之前要先将它们装配起来。其内涵就是在计算机上完成产品零部件的实体造型、装配、干涉分析等设计过程，并通过统一的产品数据管理实现三维设计过程与产品零部件制造、装配过程的高度统一。基于Pro/ENGINEER平台的动态虚拟装配模块很好地解决了这一问题，只须定义出各零件之间的关系，系统就会根据给出的约束函数，实现零件自动装配。如果改变原设计，与其相关的零件位置就会自动改变。本例先对机架、带轮、部件分别装配，总体装配时，首先装配机架部件，将机架与Pro/E调出的模板固结作为整个装配体的参照，再将搅拌筒等子装配体装在一起。为了研究问题方便，特将这些部件分为2类：一类为组焊件，由于这类部件完全由角铁或圆管焊接而成，各部分之间无相对位置变动，所以可在Pro/E软件的零件模块中以零件的形式创建部件。另一类为组装件，这类部件需要先制作出组成它的各个零件，然后再按照装配关系定义其约束或联接关系进行组装。装配是在Pro/E的组件模块中完成的。由于各部件之间的装配关系不同，Pro/E提供了不同的装配形式。如果装配件与被装配件之间没有相对运动，装配时应使用“放置”选项板定义彼此之间的约束关系；否则，在装配时应使用“连接”选项板来定义它们之间的连接关系和约束关系。在装配过程中，如果按照设定的约束关系并没有使被装配件处于“正常的工作位置”，可使用“拖动”选项板上的“平移”、“旋转”等工具对被装配件进行调整，直至符合要求为止。在Pro/E中，组件模块提供了“匹配”、“对齐”、“插入”和“坐标系”、“相切”等多种约束类型和“刚性”、“销钉”、“滑动杆”、“平面”、“球”、“圆柱”等多种连接形式。在具体操作中，正确地选择并使用这些约束类型和连接形式，对能否成功地实现机械的虚拟装配与运动仿真至关重要。一般情况下，采用的联接形式不同，接下来所需定义的约束类型也不同。只有当被装配件处于完全约束时，被装配件才可能具有确定的运动，“联接”才会有效。14当一切准备工作完成之后，我们就要进入总体的装配了。首先我们要进行“地”的装配，在这里也就是机架本体的装配，还是按缺省的方式来进行完全约束。之后我们可以依次装配其他的组件，在这里我是按照依次装配零件架、传动轴、带论和电机，为了简化装配过程，我们把很多的组件都画在了一起，因为我们不需要进行力学的分析，而螺栓一类的装配我们也采取阵列来简化装配的过程。另外我们还把传动轴上的零件画到一起简化装配。明确装配的顺序和方式以后，我们首先要进行零件架的装配，因为其支架是要绕机架上旋转的，因此以销钉的方式安装在其机架孔的位置，这样是可以以转动的方式来变换其位置来满足装料卸料的需要。然后我们就要装配各个传动轴，传动轴与各轴承座依然采用销钉连接。最后我们只要把带轮与轴在进行一次销钉装配，然后将端盖之类不用仿真运动的件按照位置限制完全约束再阵列装配螺钉、螺母就完成装配。以下是装配图图片：图5-1 主视图图5-2 轴测图5.4 仿真总述机构运动仿真主要包括机构连接、添加驱动器、运动仿真和结果分析4个过程。要保证组件能够运动，组件装配时不能被锁死，而是要根据各组件的运动型态及彼此间的相对运动情况，通过各种连接关系的设定，以限制组件的运动自由度。在元件放置对话框展开“连接”，可以看到Pro/E提供的如刚体、销钉、滑动杆、圆柱、平面、球等8种连接方式，将各零件按照它们的相互位置关系、运动关系进行组件装配，即根据构件间的相对运动情况，通过设定各种连接来限制构件的自由度。8种连接类型具体情况分别为：刚性：自由度为0。（即旋转自由度与平移自由度均为0）。该连接可以使构件成为机架（即与大地连接），从而完全固定不动。即将构件定义为基础。约束关系显示为“自动”，表示定义任何一种约束类型，构件都将完全约束。销钉：只有一个旋转自由度，可围绕指定轴旋转。约束关系显示为“轴对齐”和“平移”，表示要指定构件的轴线对齐和平面或点的匹配对齐（偏距）约束关系。 图5-3滑动杆：只有一个平移自由度，可沿指定轴或边移动。约束关系显示为“轴对齐”和“旋转”，表示要指定构件的轴线对齐和平面对齐（偏距）约束关系。圆柱：有1个旋转自由度和1个平移自由度。该连接允许构件沿指定的轴平移并允许相对于该轴旋转。约束关系显示为“轴对齐”，表示要指定构件的轴线对齐约束关系。平面：有1个旋转自由度和2个平移自由度。该连接允许构件在一个平面内平移和绕该平面的法向旋转。约束关系显示为“平面”，表示要指定构件平面（偏距）约束关系。球：有3个旋转自由度，但是没有平移自由度，即球绞链，该连接允许2构件在连接点任意旋转。约束关系显示为“点对齐”，表示要指定构件点与点对齐关系。焊接：自由度为0（即旋转自由度与平移自由度为0）。该连接可以2构件完全固定不动。约束关系显示为“坐标系”，表示要指定一个坐标系，作为装配约束关系。轴承：有3个旋转自由度和1个平移自由度，该连接允许2构件沿指定轴平移并可以在连接点作任意旋转。约束关系显示为“点对齐”，表示要构件上点与点或轴线对齐约束关系。本题用的是销钉。我们可以通过其连接特点来判断其限制的自由度，销钉的连接我们只留有一个旋转的自由度，即类似于在两个组件之间添加一个销钉，两个组件只可以围绕销钉的轴进行转动。根据这样的特点，我们就需要限制两个组件围绕旋转的轴，首先我们要选择两条轴线，然后选择连接的性质，一般我们选择对齐。当两个轴对齐后，我们还要继续来限制连接的条件，按照定义我们还要选择两个对齐的面来完成连接定义。当完成连接后，我们就可以点击确定来完成装配了。之后我们就可以开始进行伺服电动机的设置了，在这之前我们首先熟悉以下机图5-4构的界面。其实链轮，带轮，以及齿轮的连接方式本质上都属于齿轮的连接，都是给定一个传动比来进行变速传动，而凸轮的连接属于按接触面进行的连接，很多类似此种连接都应该按照其连接定义来进行设置运动仿真。还有下面是一些特殊的设置。比如重力，阻尼，弹簧等一些特殊关系等设置。在这里我们没有用到这些设置就不一一进行说明
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