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机械毕业设计全套
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NJ01-088@苎麻剥麻机机构设计,机械毕业设计全套
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1 本 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 苎麻剥麻机机构设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 指导教师： 二 0 一四 年 五 月 nts摘 要 在研究设计苎麻剥制加工机械的过程中，研究重点往往在机械结构方面，侧重于机械材料和关键部件的选择与设计，而忽视了对被加工物料苎麻茎秆的力学特性的研究，仅限经验估计。故在基于对麻杆进行物理机械特性分析的基础上，科学的进行设计。通过挤压、划破、刮打 等连续的工序，实现苎麻的完整剥制过程。工作原理仍然为压辊挤压、划破和剥麻滚筒刮打。不过在具体的机构和传动设计上作出了改进和创新：改变调节杆的安装位置并在结构上作适当的修改，使导料板的调节范围更广；借鉴食品机械的部分机构，增加齿轮连杆调隙机构，可适应多变的加工环境；简化了刀片割麻的复杂过程，直接在二级压辊上设计滚刀，功能容易实现。设计中着重考虑实用原则、经济原则，优先选用常见的标准件、优先的公差配合、来源广泛的工程材料。降低制造成本，提高农机在农村地区的推广度，打破我国农机面临的现状，为农民带来实实在在的好处 。 关键词： 剥麻；结构设计；改进 ntsAbstract Ramie stripping in the research and design process of mechanical processing system, theres archers tend to focus on aspects of the mechanical structure, focusing on key components of mechanical materials and the selection and design, to the neglect of the processing of materials on the mechanical properties of ramie stem research, only on experience. Stick it in based on physical analysis of mechanical properties on the basis of the scientific design. Through extrusion, cut, scratch, such as a continuous process to fight to achieve the complete stripping system ramie process. The working principle for the pressure rollers are still squeeze, cut and scrape peeling drum beat Ma. However, in specific institutions and the drive to improve the design and innovation. Changes in regulation of the installation of pole position and structure to make appropriate changes so that the adjustment guide plate wider; Learn from that part of food machinery to increase the gear linkage backlash transfer can be processed to adapt to changing environment; Ma cutting blade simplifies the complexity of the process of direct pressure in the secondary roller design hob, easy to implement features. Design principles focus on practical considerations, economic principles, preferred standard parts common priority with the tolerance, the source of a wide range of engineering materials. Lower manufacturing costs, improve agricultural extension in rural areas, the face to break the status quo of Chinas farm machinery for farmers benefited. Key words: stripping ramic; structural design; improve 目录 nts 中文摘要 . 1 英文摘要 . 2 引论 . 4 1 剥麻机总体设计 . 5 1.1整体布局设计 . 5 2 主要工作部件结构设计 . 6 2.1压辊的设计 . 6 2.2剥 麻滚筒的设计 . 7 2.3机架和机壳 . 8 3 传动系统设计 . . 9 3.1电动机的选择 . 9 3.2V带传动设计 . 10 3.3带轮的结构设计 . 13 3.3齿轮传动的设计 . 14 4 轴的设计 . 17 4.1右剥麻滚筒轴的设计 . 17 4.2其他各轴的设计 . 18 5 轴承的选用 . 18 6 建的选取与校核 . 19 7 安装和润滑维护 . 20 7.1安装事项 . 20 7.2轴承和齿轮的润滑 . 20 7.3机器的使用维护 . 20 主要参考文献 . 21 nts 1 引论 苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，是我国国宝，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的 90%以上，在国际上称为 “ 中国草 ” 。苎麻适宜种植在温带及亚热带地区，土壤以土层深厚、疏松、有机质含量高、保水、保肥、排水性好， PH 值在 5.5-6.5为宜。我国主要产地分布在北纬 19 度至 39 度之间，南起海南省，北至陕西省均有种植苎麻的历史，一般划分为长江流域麻区（包括湖南、四均有种植苎麻的历史，一般划分为长江流域麻区（包括湖南、四川、湖北、江西、安徽等省）、华南麻区（包括广西、广东、福建、云南、台湾等省、自治区）、黄河流域麻区（包括陕西、河南等省及山东省的南部）。其中长江流域麻区是我国的主要产麻区，其栽培面积及产量占全国总栽培面积入总产量的 90%以上。苎麻一般每年收获 3 次，生长周期约为 50-90天，这随气候条件不同而异。苎麻为短日照植物，昼夜长短不仅影响苎麻开花的迟早，也影响雌雄的比率，日长 8-9 小时能促进开花，但多生雌花，日长为 14 小时，则多为雄花。苎麻纤维成份是纤维素，光照强度和每天日照时数对纤维产量有很大影响。日照不足，则光全作用减弱，茎秆软弱、麻皮薄、纤维细胞壁薄、工艺成熟延迟、产量降低。但阳光太强，高温干旱也会使麻株生长受到抑制张 细胞木质化，降低张 品质和产量。 nts 1 剥麻机总体设计 1.1 整体布局设计 一次原料加工由分以下几个工序组成：上料、送料、压麻、剥麻。上料采用人工上料的方式，麻杆送入压辊后，便会自动完成后面的加工工序。压辊会对麻杆的组织结构起到一个预先的破坏作用，使麻杆表皮和芯骨之间产生相对滑移，并会使较脆的芯骨压碎，有利于提高出麻率。紧接着利用剥麻滚筒的高速旋转刮打来实现麻皮和碎骨的分离，通过压辊与剥麻滚筒的转速之差对麻皮进行刮打，去除麻皮上的胶原物质，得到所需要的粗纤维。利用剥麻滚筒的高速旋转刮打来实现麻皮和芯骨的分离，最后粗纤维落于机体外并搜集起来。结构如下图 所示： 。 2 主要工作部件设计 2.1 压辊的设计 nts2.1.1 工作原理 两个做相对旋转的压辊对物料加以挤压、摩擦，从而使麻杆在通过压辊的时候，受到向前的力，同时在压辊的作用下被压扁扁成一定得厚度，其厚度取决于两压辊间隙的大小，决定着压辊的加工性能。 2.1.2 径向喂入麻杆的输送条件 在麻杆开 始喂入压辊的时候，麻杆所受到的力如下图所示， 麻杆进入压辊的过程中，茎秆受到压辊的法向反力 N 和切向摩擦力 T 的合力会不断增大，并向着输送茎秆的方向变化。在喂料的时候，能使茎秆顺利的进入压辊间隙的条件为 Q+2T x 2N x 由于初始施加的推力 Q 不大，可以忽略不计，因此上公式可以进一步简化为 Nf0cosa Nsina 即 f0 tana 式中 a压辊对麻杆的起始输入角，与压辊的直径、间隙以及麻杆的直径有关； f0压辊与麻杆之间的摩擦系数 根据相关的资料，和为了获得一定的压麻效果，压辊之间间隙 e 的大小在 4-10mm 之间变化时，可以满足输送的和压麻的要求。 考虑到压辊的光辊说要用到的工作面无需作加工处理，所以可选用热轧钢管作为压辊的工作面，切取钢管一定的长度，以焊接的形 式固定在轴上。 2.1.3 主要参数的选择 压辊的直径和间隙：选用热轧钢管 GB 8162-87 121 4.5，故压辊的直径 D为 121mm，若两压辊之间的间隙 e 在 4 10mm 范围内变化，设麻杆的平均直径 d=15mm，则麻杆进入压辊后前后的直径变化 d=5 11mm，起始输送角 a、压辊直径 D、直径变动 d,满足 adD cos1 代入，解得 a=11.38 -19.7 ,满足 a 在 10 -20 之间的要求 ,初定压辊之间间隙为 e=7mm,其结构如下图所示：nts 压辊速度的选择：为了保证剥麻的纤维质量，同时考虑到一定的生产效率，根据实 际经验的数据，初定压辊速度为 60r/min。 2.2 剥麻滚筒的设计 2.2.1 基本结构设计 考虑到本设计主要是面向普通的农户，为了降低成本和简化制造工艺，剥麻滚筒主要是由角钢、圆盘和支撑轴组成。剥麻滚筒选用规格为 GB 709-88 3 的热轧钢板用气割的方式切割出所需尺寸的环状圆盘，并在其边缘焊接一段规格为 GB8162-87 159 4.5结构用热轧无缝钢管，再将两个组合体固定在支撑。为了便于安装和维护，打板用角钢代替，选用规格为 GB 87-88 30 30 3 热轧等边角钢，角钢采用规格为 GB5782-86 M6 20 型六角螺栓连接，依次将其固定在圆盘外边沿的铁圈上。为了防止角钢在滚筒旋转地过程中松动，加规格为 GB93-87 8 的弹簧垫圈。 2.2.2 剥麻滚筒主要参数的选择 剥麻滚筒的直径和中心距：参考已在实际生产中应用较为广泛的各种机器，一般剥麻滚筒的直径在 200-400 之间的范围里变化，结合本设计的特点，麻杆在进入剥麻滚筒 前麻骨和麻皮已有相当程度的分离和粉碎，和为了减少机器的体积，直径可选较小的值。根据前面的选材，可知后剥麻滚筒的直径为 : D=219mm. 故环状圆盘的直径 D1 =159mm假设相邻的角钢是无间隙连接的，设角钢的个数为 m，则由nts其几何关系，有 230180tan2 1 mXD解得 m=16.7考虑到角钢间应有一定的间隙，故选取角钢数 m=16 上下两剥麻滚筒的打板有一定的啮合，以起到刮麻、打麻的效果，取剥麻滚筒打板间的重合度为 = 4mm则两剥麻滚筒的中心距 a =215mm。 剥麻滚筒速度的选择：参考文献可知，滚筒速度高时，会降低剥麻质量，速度低时，机器的抖动比较大，通常剥麻滚筒的转速在 700-1000r/min 之间选取，初定剥麻滚筒的转速 n=720r/min.结构如下图所示： 2.3 机架和机壳 机架采用热轧等边角钢，规格选用 GB9787-88 30 30 3，用焊接的方式结合。在焊接好机架后，在角钢上定位钻孔，用于来安装机壳。在机架的周围焊接热轧钢板 GB709-88厚度用 1mm，并在安装有轴承的位置加厚，机壳与轴承端盖的结合采用螺栓 GB5781-86 M6 30，机架上端的机壳是铸造为一个整体，便于简化机器的结构，在角钢架上钻孔，采用螺栓 GB5781-86 M12 20、螺母 GB41-86 M12 固定。剥麻机在打击和挤压麻杆的过程中，会产生麻骨汁液和碎屑，故整机的下部是敞开的。齿轮罩壳同样采用铸造的形式制造，具体的外形可参考装配图，机壳的厚度为 10mm，安装轴承处的厚度为 30mm机壳的外形如下图所示： nts 3 传动系统设计 3.1 电动机的选择 3.1.1 电动机的类型和结构型号 按剥麻的工作条件和工作要求，选用一般用途的 Y（ IP44）系列三相异步电动机，卧式封闭型。 3.1.2 电动机的容量 A 定义电动机轴为 0 轴，右剥麻滚筒轴为 A轴，左剥麻滚筒轴为 B轴，主动 压辊轴为 C轴，第被动压辊轴为 D轴， B 参考相关资料，当剥麻滚筒的转速 n=720r/min 时，其轴需要输出的功率大致为1-2.5kw，以及第二级压辊 压麻时消耗的功率比第一级大，根据其变动的范围，初定各轴的功率如表所示 : 项目 0轴 A轴 B轴 C轴 D轴 转速 r/min 1440 720 720 60 60 功率 kw 4 1.4 1.36 0.1 0.097 nts C 计算总功率 :由机械设计课程设计手册表 1-7 查得：滚动轴承 =0.96 ； V 带转动 =0.96 ；圆柱齿轮传动 =0.99 ，考虑到传动装置的功率的损耗，则实际电动机轴上的需要的输出的总功率 P=3.24kw 3.1.3 电动机的额定功率 由机械设计课程设 计手册表 12-1 选取电动机的额定功率 Ped=4kw 3.1.4 电动机的转速 根据滚筒的转速，选择同步转速为 1500r/min 的 Y112M-4 型电机 . 3.2 V带传动设计 3.2.1 电动机与剥麻滚筒之间的 V 带传动运动见图所示 : 初始条件：小带轮的转速 n1=1440r/min，大带轮的转速 n2=720r/min 3.2.2 确定计算功率 caP 查机械设计表 8-7，考虑载荷性质和运转时间，取工 作情况系数 Ka =1.0， 故： PKPAca =3.24 kw24.31 3.2.2 选择 V带的型号 根据计算功率 caP 和小带轮转速 1n ，查机械设计师手册 p898，得 A,、 B型均可，选择 A型普通 V带。 3.2.3 确定带轮基准直径 1D 和 2D nts 3.2.3.1 初选小带轮的基准直径 1D 查机械设计师手册 p892，由于 mm75min1 DD ，选 mmD 901 。 3.2.3.2 验算带的速度 V smnD 78.61 0 0 060 1 4 4 0901 0 0 060V 11 3.2.3.3 计算大带轮直径 2D mmiDD 18 090212 3.2.3.4 确定传动的中心距 a和带长dL 初定中心距，由 22021 27.0 DDaDD 即： 180902180907.00 a即： 5401890 a，取 450mm。 3.2.3.5 计算基准带长： mma DDDDaL d 4.13284220212210 由机械设计表 8-2，选取基准长选取带的基准长度，得： mmLd 1400计算实际中心距，由公式 ： mmLLaa dd 8.4852 4.1 3 2 81 4 0 04502 0 取 a=448mm 3.2.3.6 验算小带轮的包角 1a 根据公式及对包角的要求，应保证： nts 12027.1723.57486 901801803.57180 121 a DDa 3.2.3.7 确定 V带的根数 Z 由机械设计表 8-4 知，基本额定功率 P0=1.07kw，额定功率增量 P =0.13kw，由表 8-5知，包角修正系数 Ka =0.99；由表 8-2 知，带长修正系数 KL =0.93，则 16.393.099.0)13.007.1( 24.300 Lca KKPP PZ 根， （ 14） 取 z=4 根 3.2.3.8 确定带的初拉力0F 由机械设计式（ 8-27） NqVKVZPF ca 11778.61.0199.05.278.64450015.2500 220 3.2.3.9 求带传动作用在轴上的压力 由机械设计基础式（ 8-28）得： NQ 11132 27.172s in11742 式中： Z 带的根数； 0F 单跟带的初拉力； 1 小带轮上的包角。 3.2.3.10 V 带设计计算 V 带设计计算列表： 设计计算项目 结果 说明 工作情况系数 kA 1 计算功率 Pca 3.24 nts小带轮直径 D190mm 可选比表中大的值 大带轮直径 D2 180mm 验算 V 带的速度 V 6.78/s 一般不低于 5m/s 初定中心距 a0450mm 参考实际机械结构确定 设计计算项目 结果 说明 初算 V 带所需的基准长度 L ,d1328.4mm 选 V 带的基准长度 Ld1400mm 定中心距 a 486mm 包角 1 172.27 120 ，合适 包角系数 ka0.99 长度系数 kL 0.93 单 根 V 带 所能传递的功率 P01 单根 V 带 功率增量 P0 0.13kw V 带根数 Z 4 根 每米 V 带质量 0.10kg/m 单根 V 带的 初拉力 F0 117N 3.3 带轮的结构设计 3.3.1 材料 铸铁带轮用的最广，因为带速 v 25m s，所以选用 HTl50。 3.3.2 带轮的形式 nts 带轮的 结构由带轮直径大小而定 ，因带轮基准直径 D8-10 10-12 12-17 17-22 22-30 30-38 38-44 键宽 bx键高 h 2x2 3x3 4x4 5x5 6x6 7x7 8x8 9x9 轴的直径 d 44-50 50-58 58-65 65-75 75-85 85-95 95-110 110-130 键宽 bx键高 h 14x9 16x10 18x11 20x12 22x14 25x14 28x16 32x18 键的长度系列L 6， 8， 10， 12， 14， 16， 18， 20， 22， 25， 28， 32， 40， 45， 50， 56， 63， 70，80， 90， 100， 110， 125， 140， 180， 200， 220， 250， . （ 2）键连接的强度计算 键、轴和连轴器的材料都是钢，由表 6-2 可查得 M P ap )15 012 0( ，取其平均值 MPap 135 ； 键 的 工 作 长 度 b-Ll ， 键 与 连 轴 器 的 键 槽 的 接 触 高 度3.5mm0.5hk ，从而可得： 127)2 0 0 0 T /( k ld p p 可见满足要求 : 键的标记为：键 2003-1096 G B /T 7B8 表 6-2 键连接的许用挤压应力、许用压力 许用挤压应力、许用压力 连接工作方式 键或毂、轴的材料 载荷性质 静载荷 轻 微冲击 冲击 nts p 静连接 钢 130-150 100-120 60-90 铸铁 70-80 50-60 30-45 p 动连接 钢 70 40 30 7 安装和润滑维护 7.1 安装事项 当安装在机器中，第一帧和焊接良好的工作零件，固定支承在机架上，然后焊接部分和轴工作从设置到上部或下部机架的位置是不可或缺的部分，固定了良好的轴后在每个传动部件，以检查是否灵活定位，同时旋转后安装的工作零件。 7.2 轴承和齿轮的润滑 亚麻的工作环境含水量较高，负载轻，根据 “ 机械设计基础 ” 表 29-3，轴承的钙酯GB411-87的润滑选择。查 “ 机械设计基础 ” 表 10-11，齿轮的润滑，使用普通的开放式SY1232-85齿轮油， 68级。 。 7.3 机器的使用维护 机架和槽壁表面涂层牌号 F53-32灰酚醛生锈，生锈的钢，以防止氧化，并可能在一定程度上美学发挥作用。由于季节性生产加工棒，机器闲置时间较长，要注意各主要工作部件，防止生锈，因为有苎麻单宁，化学反应会产生大量的原材料和铁离子沉积污染发生，生锈的 程度更严重的话，会影响纤维的细度，使用一段时间后，待油保存，再利用，用碱液去除油污，铁锈完成，并做定期清洗 nts 主要参考文献 1 联合编写组 .机械设计手册 .第二版 .北京 :化学工业出版社 ,1979:117 2 陈桂珍，王如军一种通用的压辊间隙调整机构吉林工学院学报 1997 9： 45-47 3 濮良贵 ,纪名刚 .机械设计 .第八版 .北京 :高等教育出版社 ,2001:62-336 4 胡福根推广剥麻机或壮大苎麻产业农机科技推广 2004， 2： 11-14 5 吕江南苎麻剥制机纤 维缠绕及变色问题探讨中国麻作 1990， 3： 31-33 6 吕江南，我国苎麻纤维剥制机械研究概况及发展方向纺织学报 2000， 2： 127-128 7 吕江南，龙超海一次喂入式苎麻剥麻工作的部件研究处报中国麻作 1998， 3： 15-17 8 李海明现代农业机械装备中国农业科学技术出版社： 2004， 11： 14-24 9 龙超海苎麻剥制有了新机具农产品加工 2003， 1： 32-33 10 唐锡联剥麻机沅江三位农民研制的三种剥麻机简介湖南农机 2003， 3： 22-25 11 汤宗成沈宗礼板式喂料机在设计、制造、使用中存在的问题及改进措施农业机械学报 2000，4： 13-15 12 王绍文，张腾芳 6BM-350 小型苎麻剥麻机研究中国麻作 1992， 1： 27-31 13 孙恒，陈作模 .机械原理 .第七版 .西安 :高等教育出版社 ,2003:174-186 14 应义斌红麻整骨剥皮机理探索及台架试验浙江农业大学学报 1994， 5： 482-486 15 张腾芳，吕江南 6BM-350 小型苎麻剥麻机的特点与使用中国麻作 2001 1： 44-46 nts 致 谢 四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。学位论文是在我的指导老师饶洪辉老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，徐雪红老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持， 我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导 ,经由您悉心的点拨 ,再经思考后的领悟 ,常常让我有柳暗花明的感觉。还要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对学习的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里 ，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！ 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。 2014 年 5 月 nts 苎麻剥麻机机构设计 学 院： 工学院 姓 名： 鄢 望 学 号： 20101151 专 业： 机械设计制造及自动化 年 级： 机制
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