制钵机设计说明书毕业论文.doc

目 录制钵机设计说明书毕业论文目录1 综述11.1课题的研究意义和实用价值11.2现有制钵机研究状况的分析21.2.1ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备21.2.2简易纸筒育苗制钵机31.2.3 2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机41.2.4 2BZJ50机械化制钵机41.3 设计要求52 功能原理方案设计62.1 设计要求62.2对执行机构的运动要求62.2.1 拌料、填料72.2.2 物料输送和各工序转移72.2.3 钵体的成型和冲出72.2.4 播种和覆土82.2.5 协调配合关系82.3 机构选型和传动方案设计82.3.1. 蜂窝煤制作机的分析研究82.3.2对文献中三种典型机构的分析，比较92.3.3 拟定传动方案153 绘制工作循环图174技术设计194.1运动设计与动力计算194.1.1电动机功率的选择194.1.2确定各传动机构的传动比214.1.3计算各轴的转速和功率224.2典型零件的结构设计与强度校核234.2.1模盘的结构和尺寸确定234.2.2直齿圆柱齿轮的设计，校核244.2.3直齿圆锥齿轮的结构设计294.2.4皮带轮的设计344.2.5偏心轮结构设计364.2.6同步带结构设计434.2.7轴III的结构设计及其校核454.2.8轴承的校核。494.2.9 键较核51参考文献53谢 辞541 综述1 综述1.1课题的研究意义和实用价值为使秧苗在育秧期有足够养料以及秧苗成长后能被方便的移栽到田间，农业生产中曾使用过塑料袋或纸袋进行育苗，然后再进行移栽的方法。这种方法的确使农产品的质量和产量有了大幅度的提高。但是，塑料袋或纸袋用量很大，原材料难以解决，制作袋子和装营养土费工时，塑料袋或纸袋是一次性使用后报废丢弃的，成本较高。此外，长期丢弃报废的塑料袋还会造成农田的白色污染，破坏环境，必然得不偿失。因此需要有一种培育秧苗用的育秧钵，如图 2-1所示。育秧钵由配有各种肥料的土壤做成圆柱状，上端有一凹孔。使用了这样的用营养土制成的钵体，之前提出的问题都迎刃而解了。用营养钵进行育苗和移栽，种子发芽率、成活率高，苗体强壮且防虫害，在农业生产中得以广泛应用。播种时，将种子播在凹坑里，覆土，待种子发芽长成秧苗后，将秧苗连同育秧钵一起移植到田间。为了制造营养钵，早期的方法是用手工制作。如下图所示，是一种手动轻便直冲式制钵器，主要用于玉米、棉花育苗营养钵的制作，可在室内也可在田间地头制钵。该制钵器可按育苗位置投出钵体，节省了移取钵体的时间和劳力；由于压制钵体时可手动快速冲压，钵体强度均匀性好。但是效率相对较低，难以大规模推广使用。1 钵模2 导柱3 支撑腿4 冲头5 机架6 手柄图 1 制钵器（左）与制出的钵体示意图后来制造出一种像蜂窝煤制造机一样的制钵机，但机构复杂，零件多，易破坏且造价高。因此，我们有必要设计一种新型的育秧制钵机。 机械制钵育苗定向移栽技术，简单概括为：使用机械加工制成营养土钵，在钵体内培育秧苗，然后大田定向移栽。它与容器育苗定向移栽技术无多大差别，只是土钵育苗代替容器育苗，减少材料耗用，减少成本，提高工效，就塑料袋容器育苗而言，还减少污染。它与传统种植技术仅差别于成苗期，田间管理并无差异。该技术易学易懂，增产效果显著。机械制钵育苗移栽技术，可以用于玉米，棉花，大豆，烟草，蔬菜，瓜果等经济作物。集中育苗、适时移栽是玉米、棉花等农作物增产的手段之一，但日前机械育苗移栽主要是采用穴盘或纸筒制钵育苗，人工喂入式移栽，投资大，移栽效率低，难以满足玉米、棉花大而积种植的需要，使育苗移栽技术受到限制。为适应大面积棉花玉米钵苗移栽的需要，根据日前农村劳动力水平，结合传统制钵育苗的优点，得出了利用钵模批量压制营养钵的方案，其主要工艺流程是:加土-成型-播种-覆土-压实-投出。因此，我们开始研究机械化制钵同时播种设备JX-3000制钵机(以下简称制钵机)。1.2现有制钵机研究状况的分析目前在农业生产中得以广泛应用的营养钵主要由制钵机来制造，我国对机械制钵机的研究始于70年代，至今已研制了多种型号的制钵机，在“七五”期间，在北京引进了国外机械化育苗生产线，主要以生产蔬菜苗钵为主，可以实现钵土制备，钵体成型，打坑，精密播种，覆土等工艺；在“八五”期间，在引进消化基础上农业部立项，进行了“盘苗设备及配套技术研究”，研制了“精密播种生产线设备”。大多数以蔬菜，甜菜为主的苗钵：“机械化制钵机的研制”课题的研究被国家科委列入“九五”攻关项目，已研制出2ZBJ50机械化制钵机，能实现制钵过程机械化操作，它制造出来的营养钵能够满足玉米，棉花等经济作物的移栽要求。随着九十年代制钵机械的迅猛发展，现将几种有代表性的制钵机分析如下：1.2.1ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备2ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备是由中国农业大学继2ZPY系列水稻抛秧机之后，研制开发的水稻钵盘育秧设备。其结构如图4所示：该设备由机架、动力部分、输送胶带、铺土设备、排种装置和覆土装置等组成。一次可完成钵盘的输送、铺底土、播种、覆表土和洒水（需另配）等水稻育秧播种作业的全过程。图4 2ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备结构示意该套设备每小时播种约600盘，播种量和铺土量可调整，每钵播种35粒，空穴率比人工作业减少15个百分点，适用于宽度不超过340的软（硬）塑钵育秧盘，秧苗出土整齐，能为水稻抛秧栽培提供合格的秧苗1.2.2简易纸筒育苗制钵机1991年黑龙江省二九一农场研制了一种简易营养制钵机，其构造简单，制造容易，取材方便。在育苗期时，由该机卷制的纸筒营养钵育的苗长势粗壮，根系发达，抗病害；在移苗时期，移栽时不松散，移栽后不需缓苗。它主要由机架，主被动棍，帆布带，台面板等构成，如图所示 图1-2 简易纸筒制钵机结构示意图1.2.3 2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机是由黑龙江农业工程研究所通过消化吸收外机的先进技术，结合我国国情而研制的一种播种且制钵的水稻育秧制钵机。该机采用了秧盘自动进给机构，2次装土工序，并在支架下安装有两个行走轮，使机器便于移动，主要由机架部装，秧盘自动进给机构，床土部装，秧盘伸出架以及护罩板等组成，如图所示：图1-3 2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机1.2.4 2BZJ50机械化制钵机2BZJ50机械化制钵机主要是为了满足大面积棉花和玉米钵苗移栽的需要，由山东工程学院主持，南京农业机械化研究所，淄博农科所等单位合作，共同承担的国家“九五”攻关课题：“机械化育苗移栽工艺和机具设备的研究”中研制开发的。2BZJ50机械化制钵机选用直线型设计方案，以液压为动力来实现各部分的传动。该机械化制钵机主要有模板运送机构，铺土机构，打孔机构，播种机构及压实脱模机构等组成，如图所示：图1-4 2ZBJ-50 机械化制钵机结构示意图钵体高80mm、直径80 mm、上端中心有一直径20 mm、深20 mm的圆坑（种坑）；钵体原料为事先拌好肥料、湿度适中、压缩比为1.2：1的壤土；生产能力：3000块/小时。 钵体压实成型、向钵中下种、覆土镇压、钵体冲出在一个循环中完成。1.3 设计要求图 5 钵体的示意图2 功能原理方案设计2 功能原理方案设计2.1 设计要求营养钵的大小营养钵的大小首先要满足农艺的要求, 即根据钵中所带的营养成分能保证幼苗在育苗期间生长的需要, 确定营养钵的最小体积。一般棉花的苗龄3035 天, 真叶3 叶;玉米苗龄2530 天, 长到3 叶1 心或4 叶1 心, 这时开始移栽。根据试验, 营养钵的体积应大于20, 钵中的养分能维持幼苗的在育苗期间生长需要。其次, 要综合考虑机械适用性、用土量等多种因素。钵体高80mm、直径80mm、上端中心有一直径20mm的凹坑（高取40 mm）；钵体原料为事先拌好肥料、湿度适中、压缩比为1.2:1的壤土；生产能力：3000块/小时。按每年250个工作日，每天工作8小时计算；结构简单 ，体积小，维护方便，成本低；使用期限约5年。图 2-1 钵体的示意图2.2对执行机构的运动要求 图2-2 JX3000制钵机的工艺流程框图2.2.1 拌料、填料 将已拌好的营养土在搅拌箱内继续充分拌匀，并填入模孔然后刮平。搅拌箱内的搅拌叉可起填料推杆的作用，同时它也起到破坏营养土的“安息状态”的作用，它在搅拌箱内作连续回转运动。JX-3000制钵机模盘依靠槽轮机构实现间歇回转，其结构如图所示：图2-3 槽轮模盘机构 2.2.2 物料输送和各工序转移 转盘上的模孔数至少应有六个，其工艺职能分别为待料，填料，成型，播种，覆土和冲出。转盘和模孔作间歇的转动。由控制系统带动起回转速度的快慢和各工序之间的转移。2.2.3 钵体的成型和冲出 两冲头作直线往复运动，在模孔中将土壤挤压成型和冲出钵体，成型冲头比冲出冲头的工作行程要长，其差值取决于钵体的尺寸、土壤的压缩比以及所选曲柄滑块机构的杆长关系等。2.2.4 播种和覆土 在钵体的成型和冲出过程之间要有播种和覆土机构，该机构由棉花播种机的播种机构演变而来，是由同步带带动机构转动，同时取一定量的种子和土壤由导管导入钵体，同时完成播种和覆土。其机构采用下图结构：图2-4 上面的结构非常简单。由下端回转体的回转，通过其上的凹坑来取种子或营养土。其坑的的大小可以由种子的尺寸和需要覆土量来调节。2.2.5 协调配合关系 两冲头作直线往复运动。当转盘静止时，由冲头冲模而脱离模孔，再回复到冲压位置，完成一次冲压，同时播种轮转一周完成一次播种和覆土；周而复始。2.3 机构选型和传动方案设计2.3.1. 蜂窝煤制作机的分析研究经过对设计任务的分析，我们找到的完成设计任务的关键技术，于是我们可以寻找具 类似技术的设备装置，分析利用原装置的结构和有利条件，消除其不利条件和增加缺少的条件。将原装置加以改造，以满足现设计的需要，这样既可以缩短设计周期，又可切实提高设计质量。制作营养育苗钵的关键核心技术是钵的成型与冲出，这与蜂窝煤的制作过程十分相似，故可将蜂窝煤制作机作为参考。 图2-5 蜂窝煤制作机的传动系统示意图图中电动机1经带传动2和齿轮传动3减速后，有圆锥齿轮4和拨杆上的拨销5推动槽轮6间歇回转，从而使与其固连的模盘7也间歇转动。滑块9在连杆8的带动下往复直动，其上固连有冲头13和脱模盘14，同时实现对煤粉冲压和对压成的蜂窝煤脱模。清扫刷11，同时实现对冲头和脱模盘的清扫动作。2.3.2对文献中三种典型机构的分析，比较在制钵机的发展演化过程中，最早期的方法是手工制钵，纸筒制钵。后来根据制作营养钵的形状、制钵生产率指标和生产工艺要求, 人们发现了两种可供选择的方案: 圆盘式和直线式。其中最为典型的是新型育秧制钵机（圆盘式）和2ZBJ - 50 机械化制钵机（直线式）（1） 早期的手工制作方法 为了制造营养钵，早期的方法是用手工制作。如下图所示，是一种手动轻便直冲式制钵器，主要用于玉米、棉花育苗营养钵的制作，可在室内也可在田间地头制钵。该制钵器可按育苗位置投出钵体，节省了移取钵体的时间和劳力；由于压制钵体时可手动快速冲压，钵体强度均匀性好。但是效率相对较低，难以大规模推广使用。后来制造出一种像蜂窝煤制造机一样的制钵机，但机构复杂，零件多，易破坏且造价高。 图2-6 制钵机与制出的钵体示意图1. 钵模 2.导柱 3. 支撑腿 4. 冲头 5. 机架 6. 手柄（2）新型育秧制钵机育秧钵有配有各种肥料的土壤做成圆柱状，上端做成一凹孔。播种时将种子播在凹孔中，覆土，待种子发芽长成秧苗后，将秧苗连同育秧钵一起移植到田间。为解决手工制作，效率很低，难以大规模推广使用和蜂窝煤制作机类似制钵机，结构复杂，零件多，易损坏且造价高等问题，人们设计了一种新型育秧制钵机，其结构如图2所示。新型制钵机由两大部分部分组成：工作机构和传动机构。 图2-7 新型制钵机的构造工作机构主要包括搅拌箱，搅拌器，模孔转盘，冲头等。其主要功能是：a.将配有各种肥料的土壤搅拌均匀（土壤的含水率应保持在18%22%，即用手可以捏成团而落地即散碎），然后填入模孔中，充满后将余土刮平。b.将摸孔中松散的土壤经两次压紧成型，再将成型钵体从模孔中冲出。c.将相邻模孔移到冲头下面，再重复上述过程。传动机构 主要包括电动机，皮带轮，齿轮副，曲柄（偏心轮）连杆机构等。传动路线有两条：一条是有电动机-三角皮带直齿圆柱齿轮传动-曲柄滑竿机构组成，主要功能是完成压紧和冲出动作；另一条是由偏心轮-圆锥齿轮传动直齿圆柱齿轮传动转盘组成，其功能是完成土壤的搅拌和填料动作。（3）2ZBJ - 50 机械化制钵机的研制 2ZBJ - 50 机械化制钵机所制造营养钵的形状是梯形钵，见下图1经反复试验,认定梯形钵重心低, 钵苗能平稳地从倾斜输送带翻至开沟器开出的沟底, 因而移栽时直立度高。本设计改变传统做法, 省去育苗盘, 采用直接在模板中压出营养钵的制钵方式。投资小、育苗灵活性大。营养钵制作工艺: 铺土刮平打孔播种压实脱模。压制成型的钵可放在育苗架或田间简易大棚内育苗。图2-8 营养钵形状总体构成和工作原理机械化制钵机主要由模板运送机构、铺土机构、打孔机构、播种机构及压实脱模机构等组成, 见图2 。图2-9机械化制钵机结构示意图工作时, 机体上的推爪在油缸的作用下来回往复运动, 将机体平台上的模板连续不断地推至铺土工位、打孔工位、播种工位及压实脱模工位, 经各个工位的机械完成作业后, 压成型的营养钵落入接钵盘, 完成整个制钵作业。主要工作部件结构模板运送机构：模板运送机构由模板提升台、滑台、推爪、模板、翻板、倾斜滑道和机架等组成。模板的高度由营养钵的压实比来确定, 上面开有90 个长方体孔, 一次可以压出90 个营养钵, 每6 s 压出1 盘, 生产率可达54000 个/ h。更换模板可以压制圆锥体和其它形状的营养钵体。模板运送机构的功用是定时、精确地将模板运送到铺土刮平、打孔、播种和压实脱模等工位, 及时回收模板, 使模板循环使用。提升台将倾斜滑道送来的模板提升至滑台平面。推爪在液压油缸和传动机构的作用下向前运动, 将模板推到前一个工位。推爪的不断来回运动, 推动模板一个工位一个工位前进。当脱模后的模板前进到活动翻板时, 翻板转动一定角度, 模板沿着倾斜的滑道滑至提升台的底部。铺土机构：铺土机构由提升机、料斗、刮土板和机架等组成。配制好的营养土由刮板式提升机送至料斗, 料斗中的翻板可定时控制供土量。翻板的动作, 通过齿轮齿条, 由模板连动。来回运动的刮土板将土刮入模孔内。打孔机构：打孔机构由打孔头、压板、液压缸和机架等组成, 见图3 。当模板被运送至打孔工位时, 压头和压板在油缸的作用下, 向下运动, 运动至规定的打孔深度(打孔深度可以调节) , 行程开关发出信号, 油缸在液压阀的作用下停止并返回, 完成打孔作业。图2-10 打孔机构简图播种机构： 播种机构由料斗、播种箱、固定孔板、活动孔板、导种管、油缸和机架等组成, 见图4 。经过丸粒化的种子加入料斗, 料斗定时将种子供给播种箱。当模板运送至播种工位时, 播种箱在油缸的作用下来回移动一次, 播种箱内的种子在滚动刷子的作用下均匀地填入活动孔板孔内。播种箱后退时带动活动孔板移动, 使活动板上的孔和固定板上的孔一一对齐。种子沿着导种管落入模板孔内, 完成播种作业。将棉花玉米种子丸粒化后, 外形尺寸一致, 易于实现机械操作。试验表明, 空穴率 3 % , 重播率n所以选用7308AC角接触球轴承能满足要求。27307AC型轴承的较核：由表22-42,，1）求当量动载荷 由式22-6，又由表22-16和表22-17分别查得X=1，Y=0；所以2）计算轴承的寿命由公式22-3，所以寿命足够。3）极限转速计算由由图22-9、22-10分别查得，同理n所以选用7307AC角接触球轴承能满足要求4.2.9 键较核圆柱齿轮、圆锥齿轮、偏心轮，它们各自的功率分别是：所以由公式得 已知得又所以所以由公式分别求得根据表9-3，150MPa,所以三个平键都满足强度要求参考文献参考文献1 赵丕强.新型机械肥团制钵技术.四川农机, 1998,(3)2 葛龙光，窦晓黎，叶建伟. 手提式制钵器技术简介.云南农业, 1997,(5).3 闸建文、宋景玲、郭超. 机械化玉米钵育苗设备的研究.现代化农业, 1999,(9).4 闸建文，孙鹏，宋景玲.机械化制营养钵工艺的研究.农业工程学报,1999,15(1).5 孙军，陈秀军，郑守桐.NARDI玉米钵移栽机简介.现代化农业,2003,(5).6 扬文珍，赵匀，李革，俞高红.播种制钵机的研究与展望.农机化研究,2003,(001).7 李玮华.新型育秧制钵机.河北农机,2001,( 04).8 周良墉. 三种新型营养钵制钵机. 农村实用工程技术,2000,(04).9 尹国洪，建文， 宋景玲， 李经一. 2ZBJ-50机械化制钵机的研制. 粮油加工与食品机械, 1998,(04).10 陈斯蓉.2ZB-(5070)轻便型制钵机.农机质量与监督,1997,(06).11 何庆中.双金属滑