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简易排种器-花生排种器设计【三维SW】【4张CAD图纸、文档所见所得】

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内容简介:
第一章 绪论2第二章 排种器的工作原理及结构的设计42.1 排种器的工作结构原理分析及其特点42.1.1 排种器的结构分析42.1.2 排种器的工作原理分析52.1.3 垂直式圆盘花生排种器的特点52.2 排种器的模型设计及结构设计72.2.1 花生排种器的模型建立92.2.2 排种轮的参数设计102.2.3 协助搅动板结构创新设计12第三章 输入轴的设计133.1 输入轴的材料的选择133.2 输入轴的参数设计153.2.1 初步选择轴的材料153.2.2 求输入轴上的功率P2,转矩T2153.2.3 初步确定轴的最小直径163.3 输入轴的结构设计163.3.1 初步确认轴上各零件的装配方案163.3.2 确定轴上各段具体参数173.4 轴的受力分析与校核183.4.1 输入轴的受力分析183.4.2 输入轴及轴承的校核19总结与致谢22本次课题总结22致谢23参考文献24第一章 绪论 我们都知道中国是四大文明古国之一,自古以来就是作为农业大国而闻名于世界,其中花生属于我国的四大油料作物之一,对于我们来说花生既是一种十分重要的经济行作物,同样也是一种营养价值相对很高很高的蛋白类植物,它有着丰富的产量以及价值,使得这一农作物在世界范围内的农业生产中都一直有着一个及其重要的位置。在我国的范围内,花生这一个品种的种植面积大约占了世界范围内花生的种植总面积的 2百分之二十以上,这个数量仅次于同为四大文明古国之一的印度,其中印度的产量之高,目前而言居于世界的花生产量的首位,比例约占世界总产量的百分之三十五以上。国内而言,目前,除了西藏自治区以外,我们国家的其他数几十个省区都有一定量的花生面积的种植,其中的山东、广东、河南等几个省区数量较多,范围较广。目前随着当代的农业科技的飞速进步,现今的花生已经朝向优良化、机械化以及地域化的这些特色种植方向而发展。除此以外,我国花生的大部分产区基本上已经属于一个高产区,我国的产量已经是世界上花生的平均产量的约23倍,现在已经发展到了世界的前列。所以,就现在而言,目前我国的种植花生已经完全成为了一种我国在世界范围内的最具国与国之间竞争力的一种优质的油料农作物,同时这也成为了农业结构化调整以及产业中国家重点支持与关注的重要方向与内容。但是,我国的实际情况是:花生的批量播种机械化目前依然处在一个相对较低的水平,特别是对于当今广东花生的大部分产区的机械化农作物的播种比例相对其他国家而言更低,许久以来,我国的花生等农作物的播种基本上都是靠人工播种来完成的,这一因素成为了制约我国广东省农业机械化设备飞速发展的一项很关键的方面。就整个过程而言,播种过程和收获过程是花生在其整个生产过程中最耗时以及最耗工的两个环节,而当今现一阶段的比较重要的问题是花生这一农作物播种的机械品种暂时还比较少,并且机器的性能和质量目前并不能完全满足我们生产者的要求。其中特别是播种属于花生在整个生产中机器重要的环节,当今这一阶段特别是缺少一类对种植花生的产区的具有一种普遍通用性的、性能良好稳定的播种机械。另外,当今我国的花生播种这一方向的机械化水平不管是同其他同类别的主要粮食作物(如大麦,水稻)比,还是与世界上其他一些发达国家的水平相比,都处于一个较低的层次。所以无论从哪方面来说,我国的机械化设备都需要大力发展一种适用并且高水平的花生播种机械,这一个任务将会变得越来越急迫。播种质量在很大程度上决定花生的产量,而作为播种机核心部件的排种器是主导花生播种机播种质量的关键。目前花生的排种器大部分的地区都采用一种内充式垂直圆盘排种器,这类排种器他将会创造性地运用了目前这种内侧充种的新型充种理论这一原理。并且这类内充式的垂直圆盘排种器,它具有一个非常良好的充种性能,这一设备在工作时投种比较均匀,并且清种的定量比较准确,并能适应一定量不同的速度范围:比如常速以及高速或者变速运作。目前而言相当一部分的国内外专家在不同的条件下对这类内充式圆盘类排种器进行了一定规模的的研究,同时也取得了一些很不错的成果。但是对于在实际的应用中,当我们所使用的花生的种子粒径大小尺寸或者形状差异较大的时候,这时候播种就会出现空穴、高漏播率等现象。另外还有比如花生待播的种子在整个排种的过程中,由于其中的护种板尺寸比较长和以及开出的型孔与结构不够合理,这样就会使得整个排种的过程中,播种的种子会受到一定量的摩擦,这样就是使得种子的损伤,并且这样的破坏还会影响到种子出芽成功率,使得播种不能达到农民的要求,造成经济损失。本文综和各种不同的问题,研制出来这一种简易的圆盘排种器,并对这种排种器里面的关键部件进行了一定的研究。第二章 排种器的工作原理及结构的设计2.1 排种器的工作结构原理分析及其特点下面介绍本文设计的这种花生排种器的结构及其工作的基本原理,此为一种内充式的带有一个垂直圆盘的花生排种器。2.1.1 排种器的结构分析 这种排种器主要由以下一些零部件组成:排种轮、输入轴、排种器壳体(外壳)、协助搅动板、进料仓等零件组成,其中单个的排种盘具体结构的简图如图 2-1 所示。1.排种轮;2.输入轴;3.排种器外壳;4.协助搅动板;5.进料仓;6.滚动轴承图2-1 排种器的结构简图这种简易花生排种器使用的是一种复式型孔的结构,并且采用了内侧充种的原理,这种简易花生排种器有着一个十分良好的、适应性较强的充种性能,并且清种的定量比较准确,实践中花生的投种也比较均匀,同时还能同时适应一定的速度范围,其中包括常速和变速及高速的作业工况。其中主要结构包括有:1.排种轮;2.输入轴;3.排种器外壳;4.协助搅动板;5.进料仓;6.滚动轴承。2.1.2 排种器的工作原理分析这种带有一个垂直圆盘的花生排种器中,各种结构的主要工作原理为:1 排种器的构造中,其中排种盘分布在这个花生排种器的内腔,并且正常工况下排种轮在地轮的同步带动下匀速转动,当排种轮按照预期设置的速度每转动一圈就等于是完成了一个完整的排种周期,其整个的工作周期及其转动过程如图 2-2 所示。这种带有一个垂直圆盘的花生排种器的排种过程大致可以分为以下几个阶段:充种、护种、清种以及投种四个主要阶段。其中预先准备好的的种子从进料仓中流入该花生排种器的内腔当中,然后伴随着这种排种轮的匀速地缓慢地转动,这样花生排种器中,其内腔中已经填满的种子均会在旋转产生的离心力以及花生自身的重力的同时双双作用下,首先进入到花生排种盘上的这种复式型孔外部的一层外孔当中去,并随着旋转的进行,花生种子便会逐渐的进入到旋转筒的复式型孔中的内孔当中。最终原本停留在复式型孔中的内孔中的花生种子将会在协助搅动板的预期保护下依次逐步进入到投种区当中,从而在花生自身的重力和旋转产生的离心力的双重作用下完成整个花生种子的投种。图2-2 圆盘式花生排种器的工作原理图2.1.3 垂直式圆盘花生排种器的特点这种垂直式圆盘花生排种器主要结构由排种轮、输入轴、排种器外壳、协助搅动板、进料仓、滚动轴承等组成。工作时种子靠重力与离心力进行充种,随着排种盘转动进入充种区,较大型孔内的种子靠自重滑下,进入内窝小孔的单粒种子在挡种环作用下被送至投种区,最后种子在离心力与重力作用下沿投种口方向投出。特点:这种圆盘式的花生排种器中的各项性能指标都会慢慢地随着施工者在播种的过程中播种的作业速度的提高而发生变化,但是变化的程度比较小,比较利于实际的手工操作;另外,这种排种器比较适用于播种者进行不同速度范围的播种,其中包括高速和低速的播种情形。另外,因为我们这种花生排种器近似属于一种零速度的投种,所以最终滚出我的种子一般都能稳定地落到地表。该机器主要是让花生种子借助自身的重力来进行清种,这样还能够使得花生种子的破损率达到一个较低的值。另外,这种圆盘式的花生排种器在实际过程中是不需要专门的清种机构的,可以自我完成清种,这样就可以避免一些作业过程中出现的的坏种伤种等消极现象,而且最终播出的种子的破损率是比较低的,另外会因为凸棱的存在的影响,导致在排种的过程中有一定量的脉动现象。这种花生排种器它主要是依靠电机的转速的改变来等比例地改变排种轴的转速从而来调节整个排种量,因而从整体上看来,它的传动是比较复杂的。排种过程比较被动,并且充种一般情况下受外力的影响比较大,而且当外力不够以用来排种或者作业时运行速度比较低时,这样就会导致花生种子非法工作运行而冲入型孔等现象的发生,这样的现象是不愿意看到的,这样会使充种的可靠性大大的降低,并且还有可能导致最后变成漏播。而当我们主动取种时,这种情况一般是依靠取种器按照我们意愿进行匀速的运动让取种器主动从种箱中取种,这种方法的可靠性一般比较高。2.2 排种器的模型设计及结构设计我国的传统农业机械存在的一个极其重要的突破点就是播种机的设计与推广,其中,尤其是精密级别的播种机更为重要,因为大部分农作物的发芽到它们的生产和产量等等着一些过程都是与事先播种的高度、深度、播种的间隔以及预先准备的种子在机械播种时的质量和速度等因素密切相关。我们通常所用的传统的设计过程一般是通过设计者或者生产者事先根据自己的经历或者意愿事先的想象画出构思图,然后以平面的cad二维图的形式初步地以一定的规模表示出来,然后图纸会送到工厂,工厂的技术员就会根据这样一幅构思的图样来初步加工处第一代的成样机。这样一个过程下来就会产生许多问题和矛盾,第一是这样的一整个过程在理论上要耗费很长的一段时问,首先设计者需要自己根据其在构思中想象的雏形画出二维图,然后工厂的生产者就需要将这一想法还原出零件或者机器的立体图,这样一来需要二维与三维的图形经过一定的过程来回转化,存在一定的误差率。第二是这样的过程产生的成本相对比较高,因为从最初的设计者的想象当中,这些构思中有许多细节的因素或者实际的条件没有完全的考虑进去,这样子就会导致这样的一个初步的样机在生产出来以后,这些生产出未经二次加工零件之间的尺寸不是十分吻合,甚至相互之问会存在一定的严重的干涉,或者还有的情况是它们在装配时,无法进行很好的匹配等,由此,这样的一个过程就会突然增加了许多无法预算的制造高额成本在内。但是solidworks等设计软件的使用则会很好的弥补了这些设计初期产生的缺陷,它们能为我们解决了很多想不到的小问题、小细节。solidworks软件作为一个三维设计软件,它的使用让这些设计者在根据自己的想象的同时作出相同的高仿真的三维立体模型图形出来,并还可以根据自己的实时想法的变化来进行实时的一个修改,这样子的功能就便于我们的设计者更加方便的容易地去了解自己所设计的产品中的遇到的细节,并且solidworks这款软件还具有一定的参数化设计的能力,它可以根据自己的想法使得零件的设计尽可能地符合当时的实际情况,并且还可以进行一系列人无法察觉的干涉检查等等,这样子的功能就会有便于我们的生产者在生产之前了解到实际设计上的一些失误,大大的节约了整个设计以及生产的成本与一定的周期。另外solidworks这款软件还具有一定的分析处理功能,他不但可以使我们设计的机器完成一些机构的运动学以及动力学方面的仿真,还可以进行一定的有限元分析等问题的处理,同时它还具有多种仿真软件的参数接口,这样子我们就能够进行多种的仿真,因此我们可以利用它来增加我们设计的农机机械等设备的可靠性与通用性以及稳定性等。为此,本课题中利用solidworks这一款三维软件进行了对这一种精密播种机的外形的三维设计,力争取这样的结果能使得设计更加的贴近我们的生产实际。这种简易的花生排种器使用的是一种复式型孔的结构,并且采用了内侧充种的原理,这种简易花生排种器有着一个十分良好的、适应性较强的充种性能,并且清种的定量比较准确,实践中花生的投种也比较均匀,同时还能同时适应一定的速度范围,其中包括常速和变速及高速的作业工况。其中主要结构包括有:排种轮、输入轴、排种器外壳、协助搅动板、进料仓等。2.2.1 花生排种器的模型建立这种简易的花生排种器使用的是一种复式型孔的结构,并且采用了内侧充种的原理,这种简易花生排种器有着一个十分良好的、适应性较强的充种性能,并且清种的定量比较准确,实践中花生的投种也比较均匀,同时还能同时适应一定的速度范围,其中包括常速和变速及高速的作业工况。其中主要结构包括有:1.排种轮;2.输入轴;3.排种器外壳;4.协助搅动板;5.进料仓等。 这种花生排种器的结构比较复杂,我们无法通过想象而实现结构的分析和合理安排,所以在这里,我们预先在solidworks2013中建立了实物的模型,通过模型中各个零件的相互关系来分析整个结构的合理性,并且不断调整实际的数值,让整个花生排种器的结构最优化,同时也可以更方便地进行结构分析。整个结构的模型图如图2-3所示。图2-3 花生排种器的结构模型示意图 其中各个关键性的零件的模型示意图分别如图2-4中所示,所有零件装配最后得到上面的图2-3的花生排种器的结构模型示意图。其中2-4(a)为外壳,2-4(b)为内部的排种轮,2-4(c)为漏料仓,2-4(d)为输入轴。 2-4(a) 外壳的模型图 2-4(b) 排种轮的模型图 2-4(c) 漏料板的模型图 2-4(d) 输入轴的模型图图2-4 零件的模型示意图2.2.2 排种轮的参数设计我们所设计的排种轮是这一种圆盘碟式花生排种器的一个十分核心的部件,因为它的重要性,所以我们需要很谨慎地确定一个合理的花生排种轮的内部结构宏观参数,这样的结构参数是保证花生播种时播种质量的一个重要的前提条件。首先需要确定的是:要保证转动时内部的持种空间的大小与宽度,如果持种空间不是足够大,这样我们放进去的种子就会难以进入到排种轮当中去,这样的结果就是造成一定量的漏播;加入持种的整个空间过大,这样就会导致多粒种子同时进入到分种匙,这样就会导致造成重播的现象。第二个需要注意的地方是:保证一个适当的隔板倾斜的角度,假如我们设计的倾斜角度过大,这样就会造成加大了分种匙对花生等种子的加持作用,这样最终会影响到清种的结果,同样也会造成重播的现象出现;假如倾斜的角度过小,这样会降低排种轮对花生的把持作用,最后的结果就是花生种子还没有到隔板上部的楔形开口,它就会自动地落回到充种区,从而造成漏播。因此,我们在设计的时候,就应该根据实际播种的花生种子的具体平均尺寸以及花生种子在排种轮腔内的持种空间中的排布,合理地规划设计一个合适的持种空间。其中,经过查阅文献发现,种窝的每次取种的个数与种窝的宏观参数和以及种子的大小有着一个比较直接的比例关系,其主要的宏观参数主要有以下几个:种窝的深度 h ,有效的长度 S,种窝的宽度 W,其中我们所使用的花生种子的厚度与长度的比例应该要求符合农业机械设计手册当中所规定的这样标准的一个厚长比,它的值要求大于 0.55 这样一个数值。我们通过一些实验中得到,发现对这种倾斜圆盘式的花生排种器进行充种的试验可知,优选出一个合适的排种轮的种窝宏观尺寸,这样就可以提高我们的花生种子的单穴单粒率,从这样的一个结局就可以确定花生排种轮的具体尺寸,其中包含单排型孔宽 W、深 h、总长 L、种窝长 S等一系列尺寸。排种轮的结构示意图如图2-5所示。图2-5 排种轮的结构示意图2.2.3 协助搅动板结构创新设计现在多数的花生排种器都是定值排种,即只能排一定宽度范围的花生种子。在运行过程中,我们要想保证转动时内部的持种空间的大小与宽度,如果持种空间不是足够大,这样我们放进去的种子就会难以进入到排种轮当中去,这样的结果就是造成一定量的漏播;加入持种的整个空间过大,这样就会导致多粒种子同时进入到分种匙,这样就会导致造成重播的现象。第二个需要注意的地方是:保证一个适当的隔板倾斜的角度,假如我们设计的倾斜角度过大,这样就会造成加大了分种匙对花生等种子的加持作用,这样最终会影响到清种的结果,同样也会造成重播的现象出现;假如倾斜的角度过小,这样会降低排种轮对花生的把持作用,最后的结果就是花生种子还没有到隔板上部的楔形开口,它就会自动地落回到充种区,从而造成漏播。由于排种型孔尺寸为固定值,不能随着花生种子大小的变化而变化,当遇到花生种子尺寸较小时,就会造成多粒排种,从而造成排种的不均匀性,而且会造成浪费。所以我们在设计好一个排种轮的前提下,还需要额外添加一个很好的协助搅动板,这样一个协助搅动板的存在能够让排种轮更好的转动,播种效果也会更好。现在市场上的多数的花生排种器生产厂家为了解决以上所提到的各种问题,他们都各自生产了多种不同款式和结构的复式型孔型号的圆盘式花生排种盘,当排种过程中遇到了一些不同宽度范围的种植的花生种子时,我们就可以根据实际的情况来选择不同型号和大小的花生排种盘。但是这样去多次生产较多的不同大小与型号的花生排种盘,在制造的角度来说会造成很大程度上的浪费,并且还会加大我们的生产成本。所以针对以上出现的种种问题,我们在这里设计了一种新型的协助搅动板的结构,这种新型的结构是预先固定在排种盘的护种板的左右两个极限的位置,另外我们还可以通过松开协助搅动板的紧固螺栓的位置来进行一个位置微调整,这个结构的示意图如图 2-6所示,这样的一个协助搅动板可以适应不同的具有一定宽度范围的花生种子。图 2-6 协助搅动板的结构示意图第三章 输入轴的设计3.1 输入轴的材料的选择 我们常见的轴用材料一般主要是碳钢与合金钢。另外,常见的钢轴的毛坯材料大多数一般都是用轧制圆钢、锻件等,有的轴则会使用圆钢。碳钢一般用途比较多,这是由于碳钢的价格相比较合金钢来比较价廉,另外它还有个特点是对应力集中的这种现象表现出来的敏感性比较低,同时碳钢也可以通过各种方法的热处理或者是其他的化学热处理等常见的处理办法来提高碳钢在工作时的耐磨性以及抗疲劳强度,所以对于生产者来说采用碳钢用来制造一些轴零部件就变的尤为之广泛,其中我们工业上和生活中最常见的钢材的种类是45钢。通常说来,我们常见的合金钢一般情况下都比碳钢具有一定的更高的机械性能和更优的淬火性能。所以在我们需要传递大动力等工况下,并且还要求减小轴上径向的尺寸与质量,需要提高一定轴颈上的耐摩擦性、耐磨性,以及工作条件需要处于一个温度条件处在高温或低温条件下高速运转工作的轴,这时候我们都通常采用合金钢。同时这里必须需要特别指出来的是:通常在一定工作温度下(假设温度低于200摄氏度),这时候各种碳钢与合金钢相比较,他们的弹性模量基本上都相差不多。因此我们常常在选择工作需要的钢的种类以及决定对选择的钢进行一系列的热处理的方法时,一般都是根据所选钢材的强度以及它的耐磨性,而不是根据所选轴的弯曲或者是扭曲刚度。但我们还应该注意的是,在一些特许的条件下,有时我们也可以去选择一些强度相对较低的钢材,反之用一种适当的增大整个轴的截面面积的这种办法来提高我们这个工作轴的刚度。我们通常所用的各种热处理(比如氮化.氰化.高频淬火.渗碳等一系列方法)以及一些表面应力强化的处理方式(如喷丸.滚压等),这些方法都对提高轴的使用时的抗疲劳强度有着一个特别好的优异效果。其中高强度铸铁以及球墨铸铁在工业中使用时,他们容易做成一些复杂的形状,并且这些钢材具有价格低廉.具有良好的吸振性和比较好的耐磨性,以及他们在工作时对应力集中的这类问题表现出敏感性较低等一系列的优点,这样的优点的存在让他们可用于制造一些外形比较复杂的轴。下表3-1列出了轴能选用的一些常用的材料及其这些材料的主要机械性能:表3-1 轴的常用材料及其主要机械性能材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度(HBS)抗拉强度极限b屈服强度极限s弯曲疲劳极限-1剪切疲劳极限-1备注 (Mpa)Q235A热轧或锻后空冷100400420226170106通常用于受载荷不太大的轴10025037639021645正火100170216590296256140应用范围最为最广泛回火100300162216570286246136调质200217256640356276155 因此,结合各方面的情况,我们可选择45钢作为轴的材料3.2 输入轴的参数设计3.2.1 初步选择轴的材料从前文可知,我们在这里选择轴的材料为45钢,其机械性能由上表可查得:-1b=60MPa,b=640MPa,-1=276MPa,-1=156MPa.3.2.2 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则计算得到:转速n2=192r/min。所以:T2=9550000*P2/n2=9550000*1.44/192=71625N.mm=71.6N/m 表3-2 几种轴的材料的T和C值轴的材料A3,201Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTiT11201224203530404252C16013514712513611811910710798 表3-3零件倒角C与圆角半径R的推荐值(mm)直径d610101818303050508080120120180C或R0.50.60.81.01.21.62.02.53.0 表3-4 轴的许用弯曲应力(Mpa)材料b+1b0b-1b 碳钢 40013070405001707545600200955570023011065 3.2.3 初步确定轴的最小直径 根据表3-13-4,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=41.9372mm, 为了保险起见,我们在这里取保守值50mm。3.3 输入轴的结构设计普通常见的输入轴的整体结构主要是取决于以下一些因素:输入轴在机器中所处于的安装位置及安装的形式;输入轴上安装的零部件的类型以及尺寸与零件的数量;轴与其他零件(比如电机等)连接所使用的方法;所承受载荷的性质及载荷的大小、方向及不同载荷的分布情况;输入轴的加工时所使用的工艺等等。3.3.1 初步确认轴上各零件的装配方案从结构上分析,该机器上轴上所支承的零件主要有排种轮,漏料仓及滚动轴承等。考虑到方便滚动轴承的装拆,轴颈(与轴承配合的轴段)直径比轴端直径大2mm左右,故确定1段d=50mm。再根据轴的受力选取6000型深沟球轴承(GB276),内径d=50mm、外径D=80mm,宽度B=26mm。与排种轮配合的轴段直径d=80mm。依据计算所得的轴端直径和轴上零件的位置、尺寸,同时考虑轴上零件定位、固定、装拆和加工等要求,可依次定出该轴上各轴段的直径和长度,从而完成这一输入轴的结构设计,其结构简图如图3-1所示。图3-1 输入轴的结构设计简图 轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用。具体设计方案如图3-1所示。下面我们进行一系列的参数计算。3.3.2 确定轴上各段具体参数 我们将该输入轴从右到左的轴段依次定为1,2,3段。已确定轴的最小直径为50mm,则可1段轴的直径为50mm,因为每一段的参数都是自己给定,所以这里我们为了方便计算都选取了整十的数值,其中第二段轴径为60mm,第三段轴径的大小为80mm,其中第二段轴与漏料仓相配合,第三段轴径与排种轮相配合。整个轴的设计具体参数如图3-2所示。图3-2 输入轴的参数设计简图 带轮用平键作周向固定,用套筒作轴向固定。轴承的固定是靠轴承盖来保证的和轮架来保证。若与轴承配合的表面需进行磨削加工,则轴肩处应先切出砂轮越程槽。至此,轴的结构设计基本完成。3.4 轴的受力分析与校核3.4.1 输入轴的受力分析计算同步带处压轴力F q =1000P / V = 10000.07 / 0.4 = 175 N轴传递的转矩:T=9.551000P / n Nm=5.35 Nm 传送皮带的压轴力FP = 2T / d = 25.35 / 0.09 N= 118.89 N 画轴的受力简图,如图3-3和3-4所示。压轴力与带轮的布置有关,这里假定压轴力的方向垂直向下,轴的转向向右看为顺时针,传送皮带的压轴力垂直纸面向里。将轴上作用力分解为铅垂面受力和水平面受力分别求出铅垂面上的支反力和水平面上的支反力。对于零件作用于轴上的分布力或转矩(因轴上零件如带轮和传送皮带等均有宽度)可当作集中载荷作用于轴上零件宽度的中点。支反力的作用点随轴承类型和布置方式不同而异,近似计算时,一般取为轴承宽度的中点。铅垂面内支反力:R va =F q 13.5 / 54 = 43.75 NR vb=F qR va= 162.64N负号表示方向与图示相反。水平面内支反力: R ha=R hb=FP / 2 = 59.45N图3-3 轴的受力分析图3-4 轴校核力矩分析图3.4.2 输入轴及轴承的校核这里我们按弯、扭合成强度校核,首先第一步是计算出轴的弯矩,并且画出弯矩图和转矩图。(这里的内容在图3-4中已经给出)对应实际的受力情况,我们得到:支点A处:M vb=F q13.50.001 Nm=2.36NmM vp =M vb / 2 =1.18 Nm水平面弯矩:M hp=R ha0.037=1.62 Nm合成弯矩:按计算。p-p处:Mp = 2.06 Nm 支点B处:Mb=M vb= 2.36Nm转矩作用于p-p截面至轴右端面之间的轴段。计算当量弯矩 据已知条件,轴属于单向运转,载荷冲击较小,故其转矩可看作脉动循环变化,取=0.6,经计算得到p-p截面:M cap=3.81Nm 支点B处:M cab=3.98Nm 轴是否满足强度要求只需要对危险截面进行校核即可。而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处,即当量应力较大的截面属危险截面。根据轴的结构尺寸和当量弯矩可知,p-p截面处当量弯矩最大,支点b处截面最小,但支点A处当量弯矩远小于p-p截面当量弯矩,故需要校核p-p截面和c-c处。抗弯截面系数。按校核:cap =M cap / W =3810/410 MPa =9.29 MPa -1b =60MPacac =M cac / W =3980/100 MPa =39.8MPa -1b =60MPa所以,该轴的强度满足要求。2.4.3 轴承的校核主动轴两端轴承选用80205型带防尘盖深沟球轴承(GB278-82),内径d=10mm、外径D=26mm,宽度B=8mm,径向基本额定动载荷=4580N,径向基本额定静载荷=1980N37。运转过程中有轻微冲击,工作温度小于。(1)轴承受力分析轴承所承受的径向载荷Fr1= = =73.81N ,轴向外载为零,受力如图3-5所示。图3-5 深沟球轴承受力简图(2)求当量动载荷P因深沟球轴承没有轴向派生力(),所以轴承1和轴承2都不受轴向载荷作用,即 由于轴承1所受的径向载荷比轴承2大,故只需对轴承1进行寿命计算。查表,轻微冲击,取载荷系数=1.2,=0,故=1,=0。当量动载荷为:=1.2(1173.16+0)N=208N(3)计算轴承的寿命已知球轴承寿命指数=3,因工作温度小于,查表得,轴承寿命所以,轴承的基本额定寿命约为47449小时,按一天工作8小时,一年360天计算,约为16.48年,符合要求。总结与致谢本次课题总结本论文所做的工作有以下一些: (1)搜集了一些有关于各种类型花生排种器的资料,并且通过调研结果综合地考虑了目前对于实际中各种播种器需求的一些具体要求,提出了这个简易的圆盘排种器的总体结构方案,这样一个简易的圆盘排种器具有结构新颖、紧凑,体积小,自适应能力强,维修方便等特点。 (2)本文还结合了其他类型的花生排种器(甚至小麦排种器等)的独特的结构特点,从而对新型的圆盘排种器进行了选型,并且还对该简易的圆盘排种器的输入轴进行了一些相关的力学分析和运动同步性的分析,从而计算得到了一些比较重要的设计参数。 (3)在这个简易的圆盘排种器的控制系统设计中,将它的运动控制系统、出错检测系统、电源监测系统、主控制器系统等进行了集成,这样就使得了该压力机针对一些非正常工作工况的判别相比较其他的机器而言有了一个质的提高。另外,本文还查阅了其他一些相关的花生排种器的结构和类型,通过对照和分析,研制了这一种实用性装置,并且对该装置的结构进行了多次设计。但是从初步的应用与实际的需求看来,目前还存在着一些不容易解决的问题要去多分析和检验,这里就不再多加叙述。致谢本科最后阶段的毕业设计是对整个大学生涯所学的一切主干知识及能力的运用的一次综合性的检验,同时也是对即将离校的本科生的一次就业前的基本训练的重要环节,这对于一名普通的毕业生来说具有及其重要的意义与
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本文标题:简易排种器-花生排种器设计【三维SW】【4张CAD图纸、文档所见所得】
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