毕业设计（论文）-青饲料切割机设计.doc

理工大学学士学位论文青饲料切割机设计摘 要一种青饲料切割机，由装在同一传动轴上的破碎，切碎两种功能的机构构成。破碎机构主要由刀齿板、切刀、刮刀及辊筒构成。加工块茎类物料时，经刀齿的划割，切刀的切割，刮刀的进一步破碎，完成加工过程；同时,可利用切碎机构加工藤蔓、杆叶类青饲料；并采用辊压轮对藤蔓进行自动进给。拆下破碎部件，换上磨碎齿板，又可作为薯类淀粉初加工机具。因此，既能满足青饲料加工要求，又能加工薯类淀粉，适应农村养殖业的需要。该机具的优点是破碎辊筒上的齿、刀部件配合作用减少了对物料的挤压、碰撞的机会，降低了块茎类饲料加工的浆状体；同时在加工藤蔓、杆叶类饲料时采用辊压轮进给，大大提高了送料时的人身安全；加之同破碎机构安装在同一传动轴上的切碎机构，即可完成块茎、块根类青饲料的加工，又可同时加工藤蔓、杆叶类饲料。不但简化了设备，而且避免了采用不同的传动轴和共用同一动力时给操作使用带来的麻烦。因而它有结构简单，适应性强的特点，能充分满足农村，特别是山区农村推广。所设计的机具应该满足青储饲料工艺对原料的要求，要使切碎或破碎后的饲料保持较好的粒状，特别对含淀粉高的薯类青饲料，要求在加工中尽量减少浆状体，更有利于发挥青储饲料的效益。该机具能该新型机属于一种多功能的饲料加工机具，特别适于对块茎，块根类物料的切碎和破碎加工，也可作为薯类淀粉加工机具使用。关键词 破碎；切碎；切刀；辊筒；辊压轮50The design of the green cutting machineAbstractA green fodder cutting machine ,by the same equipment on the drive shaft broken, shredding function of the two bodies constituted 。Broken bodies is main made up of plate cutters, machetes, blade and roller. Tuber processing materials, with the cutter tooth is removed, the cutter cutting, scraping further broken completed processing . Meanwhile, it will use the sap processing shredding bodies, leveraged leaf green fodder,and using roller round to get the sap Automatic Feed . Broken parts removed and replaced teeth grinding plate, and could serve as the beginning of potato starch processing machines , Therefore, it can satisfy green fodder processing requirements, while potato starch processing, aquaculture industry suitable to rural needs .The utility model has the advantages of broken roller teeth, knife component with reduced role of the extrusion of the materials, the chance of collisions, reduces tuber feed processing slurry; at the same time in the processing of vines, rod leaf feed using roller roller feed, greatly improving the feeding the personal safety; and the crushing mechanism is mounted on the same shaft on the shredding mechanism, can complete the tuber, tuber forage processing, and processing at the same time, rod feed vine leaves. It not only simplifies the equipment, but also to avoid the use of different transmission shaft and shares the same power to operate using the trouble. So it has the advantages of simple structure, strong adaptability, can fully meet the needs of rural areas, especially mountainous rural extension.This design was intended to provide a tuber, root types of forage, processing of raw forage chopper; both a vine, shredded bodies of leafy forage; can also more easily replaceable grinding tooth plates, as potato starch processing of multifunctional machines.The design of machines should meet the effects of feed processing on raw material storage requirements, to make a cut or broken feed to maintain a good granular, starchy potatoes for high forage, require minimizing the jelly in the process, more play friendly green feed storage efficiency.The machine to the new machine is a powerful feed processing machines, especially suited to the tuber, root shredding and crushing of materials processing, can also be used as potato starch processing machines used.Keywords Breakers; Shredding ; Cutter ; Roller ;Rolling wheel目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 农业机械在现代化建设中的作用11.2 市场前景分析11.3 QSJ-200型青饲料切割机简介11.4 本章小结2第2章 总体设计32.1 方案的筛选32.2 实现原理介绍32.3 整体传动比的分析计算42.4 本章小结5第3章 传动设计63.1 电动机的选型63.2 V带传动的设计63.2.1 V带轮的设计要求63.2.2 带轮的材料63.2.3 V带轮的结构设计及参数63.3 锥齿轮的设计103.3.1 选择齿轮材料103.3.2 按接触疲劳强度设计103.3.3 计算主要尺寸与参数103.4 圆柱齿轮的设计133.4.1 选定齿轮材料，精度等级及参数133.4.2 按齿面接触强度设计133.4.3 按齿根弯曲强度设计153.5 本章小结17第4章 轴与校核184.1 轴的设计184.1.1 主轴的设计184.1.2 传动轴的设计194.1.3 传动轴、的设计194.2 轴的校核204.2.1 主轴的校核204.2.2 调心球轴承的寿命计算234.3 本章小结24第5章 刀的设计255.1 切割的基本概念255.2 切刀的设计255.3 破碎辊筒的设计295.3.1 刀的设计295.3.2 刀在辊筒上布置的设计295.3.3 辊筒的设计295.4 本章小结30第6章 进给机构与机架的设计316.1 进给机构的设计316.2 机架的设计316.3 本章小结31结 论32参考文献33致 谢34附录A35附录B45图纸请联系QQ：1170781906第1章 绪论1.1 农业机械在现代化建设中的作用农业机械化是建设现代农业的重要物质基础，是先进生产力的代表，是提高农业劳动生产率的主要手段。农业机械化是农业科学技术推广应用的重要载体，是农业现代化的必然过程，加快发展农业机械化是推进城镇化建设，全面建设农村小康社会的重要举措，加快发展农业机械化也是保护和提高粮食综合生产能力，增加农民收入的重要措施。一是通过农业机械，可以代替人工，使大量农村劳动力从繁重的农业劳动中解脱出来，使其投入到产业中，增加农民收入；二是通过实施精量播种、机械施肥、秸秆机械还田等机械化节本增效农业技术，降低农业生产成本；三是通过拓宽农机维修、销售服务市场，吸纳农村剩余劳动力。1.2 市场前景分析经过市场调研发现。很少有适合小型养殖场、专业户和个体农户要求的小型青饲料切割机。并且这些青饮料切割机还具有以下缺点：1.大多数青饲料切割机只能单独切割块状饲料或茎杆类物料。2.切割刀刃为直刃、切割刚度低、对多纤维茎杆的切割性能差。3.用手喂入茎杆娄物料安全性差。4.块料切碎时切碎均匀度差。故我们设计一种能满足小型养殖场、专业户和个体农户要求。切割性能好，操作安全的小型青饲料切割机。1.3 QSJ-200型青饲料切割机简介该新型机属于一种多功能的饲料加工机具，特别适于对块茎，块根类物料的切碎和破碎加工，也可作为薯类淀粉加工机具使用。目前的饲料加工机具，一般采用一片或多片刀片，在旋转过程中将饲料切碎；对于块茎类饲料的加工，则用磨齿片将饲料磨碎。前者满足了藤蔓，杆叶状饲料的加工；后者可对块茎块根类饲料的加工。作为一般青饲料的加工，已是可行的了，但加工后的物料中，浆状体比较多，粒度细小，对块茎类物料的加工，这种情况尤为突出，不利现在推行的青储饲料技术的应用。青储饲料工艺对原料的要求，往往要使切碎或破碎后的饲料保持较好的粒状，特别对含淀粉高的薯类青饲料，要求在加工中尽量减少浆状体，更有利于发挥青储饲料的效益。本实用于新型的目的是提供一种可将块茎，块根类青饲料，一次加工成块粒状的青饲料切碎机；同时具有藤蔓，杆叶类青饲料的切碎机构；还可较方便地更换上磨碎齿板，作为薯类淀粉加工的多功能机具。本实用新型的优点是破碎辊筒上的齿、刀部件，配合作用，减少了对物料的挤压、碰撞的机会，降低了块茎类饲料加工的浆状体；同时在加工藤蔓、杆叶类饲料时采用辊压轮进给，大大提高了送料时的人身安全；加之同破碎机构安装在同一传动轴上的切碎机构。即可完成块茎、块根类青饲料的加工，又可同时加工藤蔓、杆叶类饲料。不但简化了设备，又避免了采用不同的传动轴，共用同一动力，操作使用时的麻烦。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀可拆下，换上磨碎齿板，又具有薯类淀粉加工能力。因而它有结构简单，适应性强的特点，能充分满足农村，特别是山区农村推广。效果图如图1-1所示。图1-1 QSJ-200青饲料切割机效果图1电动机 2. 皮带轮防护罩 3. 防护罩 4. 进料斗 5.进料槽 6.机架 7. 出料槽1.4 本章小结本章介绍了农业机械在现代化中的作用，及对青饲料切割机的市场前景分析。综合考虑，设计一台满足市场需求的块茎青饲料切割机。第2章 总体设计2.1 方案的筛选通过查阅资料，最后选定了四种参考方案:方案一最常见的是卧室切割机，砍刀片装在电动机的主轴上，通过电动机提供给刀片的旋转运动来切割青饲料，但是缺点是不能切割块茎类饲料，同时刀片为直刃砍刀，消耗功率大，振动也大。方案二立式切割机，优点是结构紧凑，占用空间小，缺点与方案一一样，对能切割饲料的种类有限。方案三卧式辊筒破碎机，优点是能很好切割块茎，辊筒上的刀片拆卸也很方便，缺点是不能切割藤蔓类青饲料，所以他的使用也受到了很大的限制。方案四卧式多功能切割机，优点是即能切割藤蔓类，又能切割块茎类，缺点是，该设计在为了完成切割块茎的目的是，过多装入转动刀片，在拆卸刀片时，非常不便，并且过多的刀片也增加产品的成本。通过分析以上四种方案，吸收各自优点，得到一个即能切割藤蔓类青饲料，又能切割块茎类青饲料的多功能青饲料切割机。并在设计中，增加了藤蔓类物料的自动进给机构，以提高工作安全性。2.2 实现原理介绍该机主要由传动轴和装在其一端的V带轮，装在其中部的破碎辊筒和切碎刀盘，装在其一端的变速锥齿轮和传动轴上的变速锥齿轮和直齿轮及进给轴、，装在支撑固定它们的机架下部的电动机，主动轮及传动皮带，加之安装在机架上的喂料台，进料斗，机壳等构成，要点是破碎辊筒的滚动面上安装了由刀齿板，切刀，刮刀组成的共同完成对块茎块根类青饲料破碎的破碎机构，切碎机构由安装在传动轴一端的切碎刀盘及其上的动刀片，加之固定在机架相应位置上，能在刀盘转动过程中，与动片构成剪切动作的定刀片构成。为使破碎和切碎能同时进行，把破碎辊筒，切碎刀盘装在同一传动轴上。传动轴安装在机架上，动力由机架下部的电动机及其主动轮，通过皮带传给安装在传动轴一端的从动轮，驱动传动轴运转使安装在中部的破碎辊筒及其切刀盘工作。机架上靠切碎刀盘一侧，制作了切碎机构喂料台、自动进给辊压轮及刀盘罩；位于传动轴中部的破碎辊筒上，装有机壳和进料斗，二者用小螺杆连为一体；主动轮与从动轮间套有皮带防护罩；机架下部制作了切碎，破碎物料的出料斗。其中，喂料台，刀盘罩、机壳、进料斗、皮带防护罩，出料斗均连接固定在机架上。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀等用螺钉固定在滚筒的滚动面上，且使刀齿板和切刀有5-10度的螺旋角。这样，就够成一个青饲料切碎机。若要作为暑类淀粉加工设备，则可将磨碎齿板替换下破碎辊筒上的刀齿板，切刀和刮刀。磨碎齿板能在辊筒的旋转力带动下，将薯类打磨成浆体，达到加工淀粉的目的。使用时，将藤蔓、杆叶类青饲料放在喂料台上，由辊压轮自动将料送入刀盘罩内，动刀片随刀盘的旋转和固定在机架上的定刀片配合，将物料切碎。块茎、块根类青饲料则丛破碎辊筒机壳顶部的进料斗送入；在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿划割成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎，切碎或破碎后的物料从出料斗送出。即可满足青饲料加工要求。传动原理如图2-1所示。图 2-1 传动原理简图1.电动机 2.小v带轮 3.v带 4.大v带轮 5.轴承座 6.破碎辊筒 7.主轴 8.切碎刀盘 9.动刀片 10.小锥齿轮 11.大锥齿轮 12.小圆柱齿轮 13.大圆柱齿轮 14.换向圆柱齿轮 15.换向圆柱齿轮 16.传动轴 17.传动轴 18.传动轴 注：图中箭头表示各轴的转动方向2.3 整体传动比的分析计算在本设计中，考虑到实际情况，主轴转速在400r/min为宜。以下为具体计算分析过程。因为设计任务提供的电动机是1500r/min、功率是0.55kw。根据带轮传动比的要求（一般传动比在24为宜）现选传动比为3.9。则主轴转速为=1500r/min/3.9=384.6r/min现初步选择辊压轮的直径为40mm，对切削的物料长度定为10mm。现在来分析主轴到传动轴、之间的传动比。因为辊压轮的转动是由轴、提供的，所以轴、的转速相等，转向相反。图 2-2 物料进给示意图参考图2-2现主轴转速设为r/s,由于刀盘上是对称安装的2把动刀片，所以切割次数为2次/s。进给辊压轮设为转/s。 2220125.6mm/s 为料的理论进给速度。则每次刀的切割长度是 62.8/由设计要求知切割长度以10mm为宜，则62.8/10mm 即 /10/62.8 /6.28主轴与轴、的传动比为6.28现已知 384.6r/min则 61.24r/min 则理论上每秒进料为 128.2mm/s 考虑到在实际中料在传送过成中的打滑，所以上述进料速度在现实中是可以做到的。在主轴与轴、之间有一对锥齿轮的减速和一对直齿轮的减速，考虑到各对齿轮传动比的适宜范围，现取锥齿轮的传动比2,圆柱齿轮的传动比3(考虑到计算和设计时的方便)。2.4 本章小结本章介绍了青饲料切割机的总体设计。包括方案的筛选，实现的原理以及整体传动比的分析计算，更全面的描述了青饲料切割机总体设计的主要内容。第3章 传动设计3.1 电动机的选型考虑到设计的青饲料切割机适用对象为小型养殖场、专业户和个体农户,故电动机电压应选用220V.再考虑到所受的载荷不大,所需动力不是很大,选用小功率的电动机。综合各方面因素,选用YL系列电动机。YL系列电动机是新型高效节能产品,具有体积小、容量大,起动及运转性能优越等特点,符合国际标准IEC的有关规定,并实现同一机座号单、三相异步电动机等级相同,提高了单、三相电动机的互换性和通用性,被广泛应用于冷冻机、泵、风机,小型机床以及农副业和家用电器等方面。电动机的主要参数：型号:YL801-4电压:220V功率:0.55KW同步转速:1500r/min频率:50HZ效率:68%功率因数:0.92外形尺寸:295165200电动机的安装方式：选择IBM3型3.2 V带传动的设计3.2.1 V带轮的设计要求设计V带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要经过精细加工，以减小带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。3.2.2 带轮的材料 此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为HT200。3.2.3 V带轮的结构设计及参数铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：实心式腹板式孔板式椭圆轮辐式。 当带轮的基准直径2.5 (为轴的直径，单位为mm)时，可采用实心式；300mm时，可采用腹板式（当100mm时，可采用孔板式）；300mm时，可采用轮辐式。1.相关计算已知电动机的额定功率为0.55kw,转速=1500r/min,选取传动比为=3.9,采用普通V带传动，参考资料1。 （1）确定计算功率 查得工作情况系数 =1.1,故= =1.10.55=0.605kw （2）选取带型 确定选用Z型1 （3）确定带轮基准直径 取主动轮基准直径 =71mm 则从动轮基准直径 =3.971=276.9mm 取 =280mm 验算带的速度=m/s=5.5735m/s 带的速度合适 （4）确定V带的基准长度和传动中心距 根据 0.7(+)2(+), 即 245.7120 主轮上的包角合适 （6）计算V带的根数由=1500r/min, =71mm, =3.9 得:=0.31kw, =0.03kw =0.92， =1.14则=1.697 取2 其中 包角系数 长度系数 单根V带的基本额定功率 计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量 （7）计算预紧力 由参考资料2可知= 取=0.06kg/m,故=49.687584N（8）计算作用在轴上的压轴力=192.3N2.带轮的机构设计带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，根据带的截型确定轮槽尺寸，带轮的其它结构尺寸可参照参考文献3所列经验公式计算，确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。由以上的计算可知：电动机的V带轮选实心式；主轴V带轮选腹板式。3.带轮的结构参数V带轮的结构参数如表3-1所示: 图 3-1 V带轮的轮槽尺寸 表3-1 V带轮的结构参数项目符号参数值/mm基准宽度8.5基准线上槽深2.0基准线下槽深7.0槽间距12第一槽对称面至端面的 距离8最小轮缘厚5.5带轮宽28外径=75=284轮槽角=34注：电动机V带轮 =(1.52) , B 1.5时，=，此处= 28 =(1.82) , 为轴的直径，此处= 主轴V带轮 =(1.52), 1.5时，L = B,此处L =28 = 此处= B=73.3 锥齿轮的设计选用直齿锥形齿轮,取锥齿轮传动效率=0.95,小锥齿轮传动功率为 =0.5225,转速=384.6r/min.传动比=2.3.3.1 选择齿轮材料 小齿轮用45调质,齿面硬度200-230HBS 大齿轮用45调质,齿面硬度170-200HBS 根据齿面硬度5中值,得:小齿轮=565MPa大齿轮=545MPa3.3.2 按接触疲劳强度设计1. 小齿轮传递的转矩T=9550P/n=95500.5225/384.6=12.97Nm2. 齿数比=23. 配对材料系数取=14. 载荷系数取=1.5 5.许用应力=0.9=0.9565=509MPa=0.9=0.9545=491MPa取小值,所以=491MPa 6.计算小齿轮分度圆直径=52mm3.3.3 计算主要尺寸与参数齿轮传动参数如表3-2所示 表3-2 齿轮传动参数参数代号参数值小齿轮大齿轮齿形角2020大端面模数m2.52.5传动比i22齿数z2040分锥角26.56563.435分度圆直径d50100锥距R55.955.9齿宽系数0.330.33齿宽b2020齿顶高2.52.5齿高h5.55.5齿根高33齿顶圆直径54.5102.2齿根角3.073.07齿顶角3.073.07顶锥角29.63566.505根锥角23.49560.365安装距A7253外锥角高48.8822.76 1.选定小齿轮齿数z 根据小齿轮直径,齿面硬度选定=20,则z= zu =402. 确定模数m=52/20=2.6mm 取标准值m=2.5mm3. 计算分度圆直径,=m z=50mm=m z=100mm4. 计算分锥角,=arc tan(/)=arc tan(20/40)=26.565=90-=63.4355. 计算锥距RR =55.9mm6. 计算轮齿宽度b 取=0.33b=R=55.9=18.447mm 取 b=20mm7. 计算齿顶圆直径, =12.5=2.5mm =54.59mm =102.2mm=41.75mm8. 计算平均圆周速度=0.84m/s9. 小锥齿轮零件图如图3-2所示 图 3-4 小锥齿轮3.4 圆柱齿轮的设计选取传动比=3,工作寿命10年,每天工作1小时,每年工作300天,小齿轮转速=384.6/2=192.3r/min,选取锥齿轮传动效率=0.95,则功率=0.52250.95=0.496375kw3.4.1 选定齿轮材料，精度等级及参数1.选8级精度2.选取小齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为200-230HBS 选取大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为170-200HBS3.选小齿轮齿数=24选大齿轮齿数4.圆柱齿轮传动参数如表3-3所示3.4.2 按齿面接触强度设计 接触强度的设计公式为1.确定公式内的各计算数值6。（1）试选取载荷=1.3（2）计算小齿轮传递的转矩=24.65Nm=2.465Nmm（3）选取齿宽系数 =0.5（4）查得材料的弹性影响系数=189.8MPa（5）按齿面硬度中值查得小齿轮的接疲劳强度极限为=565MPa大齿轮的接疲劳强度极限为=545MPa（6）计算应力循环次数 （7）查得接触疲劳寿命系数=0.95; =1.0（8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1=536.75MPa=545MPa表3-3 圆柱齿轮传动参数参数代号参数值小齿轮大齿轮模数m1.51.5压力角2020传动比i33齿数z36108分度圆直径d54162齿顶高1.51.5齿根高1.8751.875齿顶圆直径57165齿根圆直径50.25158.25齿距p4.714.71齿厚s2.3552.355齿槽宽e2.3552.355顶隙c0.3750.375标准中心距a1082.计算（1）试算小齿轮分度圆直径 ,代入中较小值=50.58mm（2）计算圆周速度=0.51m/s（3）计算齿宽=25.29mm（4）计算齿宽与齿高这比模数 =50.58/24=2.1mm齿高 =4.725mm=25.29/4.725=5.35mm（5）计算载系数根据 v=0.51m/s，8级精度，查得动载荷系数假设，查得=1.2，=1小齿轮相对支承皮悬臂时 =1.278 由b/h=5.35，得=1.22故载荷系数 （6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径mm（7）计算模数m=54.83/24=2.28mm3.4.3 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为1.确定公式内的各种计算数值5 (1)小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限(2)查得弯曲疲劳寿命系数,(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数=1.4=373.2MPa=364MPa(4)计算载荷系数K=1.58112(5)查取齿形系数,(6)查取应力校正系数,(7)计算大、小齿轮的,并加以比较 小齿轮的数值大,用小齿轮的数值2.设计计算=1.448mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.448并就近圆整为标准值1.5,按接触强度算得的分度圆直径54.83mm算出小齿轮齿数。=54.83/1.5=36.5取 大齿轮齿数 这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。1.计算分度圆直径2.计算中心距3.计算齿轮宽度取 , 4.验算 合适。3.5 本章小结本章介绍了青饲料切割机的传动设计。包括电动机的选型、V带传动的设计、锥齿轮的设计以及圆柱齿轮的设计。第4章 轴与校核4.1 轴的设计4.1.1 主轴的设计1.求主轴上的功率,转速和转矩，皮带轮传动效率=0.95则 kwr/min于是Nmm2.初步确定轴的最小直径mm取 主轴的最小直径显然在轴的两端。3.轴的结构设计（1）根据最小直径,考虑到轴的刚度和震动，现取mm.为了满足皮带轮上的轴向定位要求,I-II轴段右端需制一轴肩,故取II-III段直径为mm.由于皮带轮的尺寸=28,现取mm。（2）初步选取轴承座型号4为SN508，其主要参数如表4-1所示。 表4-1 轴承座主要参数 (mm) A3540803368由于A=68,现取mm mm mm因为mm,取 mm由于摩碎辊筒的宽度为140m,现取 mm摩碎辊筒采用轴肩定位,取 mm考虑到安装防护罩,取 mm考虑到刀盘座的宽度,现取 mm因为锥齿轮的齿宽=20mm,现初步取 mm考虑到安装和基本尺寸,取 mm轴的具体尺寸如图4-1所示图4-1 传动轴4.1.2 传动轴的设计1.计算功率转速和转矩kwr/minNmm2.确定最小直径 选取轴的材料为45钢,调质处理,取mm 现取最小直径为20mm3.轴的具体尺寸如图4-2所示图4-2 传动轴4.1.3 传动轴、的设计由于进给轴的转速与负载都比较小,所以不做具体计算,由整体设计决定其尺寸,具体尺寸如图4-3、图4-4所示。图4-3 传动轴图4-4 传动轴4.2 轴的校核4.2.1 主轴的校核图 4-5 主轴受力立体图1.扭矩的计算设皮带轮传递的功率为0.55kw,辊筒子刀传递的功率为总功率的一半，即kw，切刀传递的功率为kw，锥齿轮传递的功率是0.092kW。扭矩计算6有 Nm Nm Nm Nm扭矩图如图4-6所示图 4-6 扭矩图2.弯矩的计算受力分析如图4-7、图4-8所示。图4-7 H平面受力图图 4-8 V平面受力图N NN NN NNNN列方程求解 : （4-1） （4-2）由（4-1）,（4-2）解得 377.4N 562N同理列方程: （4-3） （4-4）由（4-3）,（4-4）解得 -178.5N -383.5N弯矩图如图4-9、图 4-10、图 4-11所示。图 4-9 H平面弯矩图3.校核轴的强度通过弯扭图可以明显看出在辊筒处的弯扭强度最大 =67492.6Nmm =13657Nmm按第三强度理论，计算应力6图 4-10 V平面弯矩图图 4-11 弯矩总图因为由扭矩产生的弯曲应力是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力则常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为 式中的弯曲应力为对称循环应力。当扭转应力为静应力时，取；当扭转切应力为脉动循环应力时，取；此处取10.62MPa式中 轴的计算应力，单位为Mpa; 轴所受的扭矩，单位为 Nmm; 轴所受的扭矩，单位为Nmm;轴的抗弯截面系数,单位此处0.1； 对称循环变应力时的轴的许用弯曲应力，为60Mpa;由以上计算可知轴的设计是安全的4.2.2 调心球轴承的寿命计算图 4-12 调心球轴承受力分析1.由轴的校核已计算出两轴承在水平面与垂直面上的两个力轴承径向力 N N2.求两轴承上的计算轴向力和 N N因为 Ne所以 =750.86N因为 =e所以 N因轴承运转中有轻度冲击载荷,查得,取1.2则 N N4.验算轴承寿 因为,所以按轴承2所爱力大小进行验算 显然远大于切割机的使用寿命 ,所以选用的轴承是合理安全的。4.3 本章小结本章介绍了青饲料切割机的轴的设计与校核。包括主轴与传动轴的设计与校核。第5章 刀的设计5.1 切割的基本概念 所谓切割，是指通过机械的方法克服物料内部的凝聚力，并将其分裂成规格划一的块、片、丝、粒及酱状产品的操作过程。满足切割运动的机器必须具备两个关键条件，一是切割刀具，另一个是物料的“进给”运动。进给运动系指物料与刀具的相对接触运动。所谓粉碎，是指用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力并将其分裂的过程。根据所处理物料的尺寸大小的不同，将大块物料分裂成小块者称为破碎，而将小块物料变成细粉者称为粉磨，破碎与粉磨又统称为粉碎。5.2 切刀的设计1.切刀材料 一般采用经过热处理的T9碳素工具钢或锰钢。在此选T9工具钢2.对切刀的要求 良好的切刀（或称切碎器）应满足下列要求： 切割质量高，耗用动力小，结构紧凑，工作平稳，安全可靠，便于刃磨，使用维修方便。3.选用或设计刀片时应满足的要求刀片在设计和选用时应满足下列三个方面的要求，即 钳住物料，保证切割； 切割功率要小； 切割阻力矩均匀。4.刀片刃口几何形状及常用刀片形状切刀的刀刃有直线型与曲线型几何形状，如图5-1所示。图 5-1 各几何形状刀刃在本次设计中选用（c）外曲线刃口刀 进行滑切。5.刀的滑切与正切分析(1)切割机械工作时，功耗的大小与切刀的工作方式以及刀片的特性参数有关，切刀的工作方式有滑切与正切之分。当按滑切工作时，切割阻力小，容易切割，切割时省力，功率消耗也小。当切刀按正切方式工作时，切割阻力大，切割困难，功率消耗也大。下面仅讨论本刀具用到的滑切原理。图5-2为切刀滑切示意图。图 5-2 切刀滑切示意图图中BC为回转曲线刃口刀的刀刃，O为刃口曲线的圆心，A点为切割工作点，切刀的回转半径为r。当切刀在传动系统作用下绕刀轴中心P以一定角速度做定轴回转切割运动时，刀刃上工作点A的切割速度为，显然，OA，将分解为过点A切线和法线方向的两个分速度，则称为滑切速度，称为正切（砍切）速度。与之间的夹角及为滑切角。当滑切速度不为零时的切割及称为有滑切的切割，简称滑切；当滑切速度为零的切割称为正切或砍切。和和的关系为 /=tan由图5-2分析可知，滑切角显然不为零，最大为，能实现滑切。(2)下面用一直刃切刀来进一步阐述滑切省力原理。若切刀的楔角为，则正切时，切割速度就在A点的法线方向，即垂直于刀刃，切刀正好是以角的楔子楔入物料。滑切时，因切割速度偏离了刀刃的法线方向，与法线方向产生了一个滑切角，这时切刀的楔入角度由减小到。如图5-3所示。图 5-3 滑切省力原理图从上图的几何关系可知 tan= tan= tancos即滑切角越大时，刀刃切入物料的实际楔入角就越小（即实际切割时只是刀刃口在切割），这是大小，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，除保证刃口锋利以降低刃口比压外，还须使切割为滑切，这正是利用了滑切省力的原理。此外，刀刃口的表面即使看起来光滑，但由于刀片在加工时的精度问题，在显微镜下观察，刃口也呈现锯齿状的“微观齿”。滑切时，这些尖锐的“微观齿”就像锯子一样将物料纤维切断，这是滑切较正切省力的另一原因。6.钳住物料的条件分析滑切也可以分为有滑移的滑切和无滑移的滑切两种。切割时当动刀片与静刀片之间的夹角达一定值时，物料就会产生沿刃口向外推移的现象，这叫有滑移的滑切。出现这种情况对稳定切割是不利的，所以应当尽可能的避免此种情况的出现。 下面以两种不同钳住角切割物料的受力情况来分析钳住物料，保证稳定的切割条件。下图5-4表示了不同钳住角切割物料时物料的受力情况。图 5-4 不同钳住角的物料受力分析图图5-4中AB为动刀片刃口，CD为定刀片刃口，夹角为动、定刀片对物料的钳住角，也称推挤角。假定以两种钳住角切割时的摩擦角均为。AB为动刀片刃口；CD为定刀片刃口；为动、定刀片对物料的钳住角，又称推挤角；为动刀片对物料产生的正压力；为定刀片（或支撑面）对物料产生的正压力；、为动、静刀片与物料在切割点处的摩擦力；为两种钳住角切割时物料与动、静刀片间的摩擦角。由图5-4(a)知，由于此时,两个支撑反力的合力的合力F将把被切物料沿刃口向外推出，即在切割时产生滑移，不能保证稳定切割。由图5-4(b)知，由于此时。的合力F指向刃口里面，即切割时合力F将把被切物料沿刃口向里面推，切割时不会产生滑移，能保证稳定切割，提高效率。由此可知，保证钳住物料稳定切割的条件是：钳住角须小于物料与定刀片之间摩擦角之和，在本设计中刀与料的相对位置图如图5-5所示，进行钳住物料条件的分析。图 5-5 刀与料的相对位置图由图5-5可知，切刀在旋转过程中，的最大值为，同时由经验可知，通常，所以只要小于就可以了，显然以上设计是满足要求的，刀的安装也是合理的。7.刀的安装曲线动刀片A、B通过螺栓1、2、3、4安装在刀盘P上，通过调节螺栓1、2、3、4来调整动刀片与定刀片的间隙。具体如下图5-6所示。图 5-6 切刀简图1、4六角螺栓 2、3。 沉头螺栓5.3 破碎辊筒的设计5.3.1 刀的设计在破碎辊筒刀的设计中才用了改进的齿刀配合设计，在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿刮划成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎。齿刀的设计中，刀齿采用螺旋布置，与水平线成夹角。各刀在辊筒平面的法线上，高度均为15mm。破碎机构原理图及辊筒简图如图5-7所示。图 5-7 破碎机构原理图及辊筒简图如图5.3.2 刀在辊筒上布置的设计本设计中将切刀以倾斜来布置，以配合刀齿板上螺旋刀齿的运动。整体布置如下图5-8所示。图 5-8 组合刀具在辊筒上的布置5.3.3 辊筒的设计因为是进行的块茎破碎，工作中会产生大量的水分，所以辊筒必须采取防锈处理，所以辊筒选用材料铝ZL301进行铸造，达到防锈的目的，辊筒的直径选定为300mm，其长度选定为140mm。辊筒主体铸造的厚度为8mm。具体尺寸及辊筒结构如下图5-9所示。图 5-9 辊筒机构简图5.4 本章小结本章介绍了青饲料切割机的刀的设计。包括切割刀的基本概念、切刀的设计以及破碎辊筒的设计。第6章 进给机构与机架的设计6.1 进给机构的设计本设计中采用辊压轮对藤蔓类物料进行进给，辊压轮的外缘直径为，转速由前面的总体设计计算可知 128.2mm/s在本设计中，采用双槽重叠设计，外面钢槽由3mm厚的钢板焊成，在槽的两侧用厚钢板加厚，然后镗孔，轴、穿过孔而被支撑，轴、与辊压轮用平键连接。在钢槽内再插一个薄壁进料槽，槽的底面与水平面成10倾斜，便于送料。如图6-1所示：图 6-1 进料槽及其进给辊压轮1 外钢槽 2.辊压轮 3.薄壁插槽 4.