确定新型多功能组合农用机的功能毕业论文.doc

目录 确定新型多功能组合农用机的功能毕业论文确定新型多功能组合农用机的功能毕业论文 目 录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 1 1 绪绪 论论 1 1 11 1 国内外农业机械化的背景国内外农业机械化的背景 1 1 1 1 国内外农业机械化的发展史 1 1 1 2 国内外农业机械化的发展现状 1 1 1 3 国内外农业机械化的发展趋势 2 1 21 2 本课题的研究方向和研究意义本课题的研究方向和研究意义 3 1 2 1 研究方向 3 1 2 2 研究意义 4 2 2 组合农用机的总体设计组合农用机的总体设计 5 2 12 1 确定新型多功能组合农用机的功能确定新型多功能组合农用机的功能 5 2 1 1 玉米脱粒功能 5 2 1 2 切片功能 6 2 1 3 切丝功能 6 2 1 4 切碎功能 6 2 1 5 碾米功能 6 2 1 6 磨粉功能 7 2 1 7 磨浆功能 7 2 1 8 磨碎功能 7 2 1 9 刃磨刀具功能 7 2 1 10 抽水功能 7 2 22 2 将各功能进行组合将各功能进行组合 7 2 32 3 确定总体布局及传动方案确定总体布局及传动方案 8 3 3 玉米脱粒机的设计玉米脱粒机的设计 10 3 13 1 玉米脱粒机的总体结构玉米脱粒机的总体结构 10 3 1 1 入料部分 10 攀枝花学院本科毕业设计 论文 3 1 2 脱粒部分 10 3 1 3 筛选部分 10 3 1 4 机架部分 11 3 23 2 关键参数的确定关键参数的确定 11 3 2 1 钉齿条的受力 11 3 2 2 钉齿的转速 11 3 2 3 钉齿滚筒的功率 12 3 33 3 钉齿滚筒的设计钉齿滚筒的设计 12 3 3 1 钉齿滚筒总体结构的设计 12 3 3 2 钉齿条的设计 12 3 3 3 钉齿的设计 13 3 3 4 圆盘的设计 14 3 43 4 栅格式凹板的设计栅格式凹板的设计 14 3 53 5 传动轴的设计传动轴的设计 15 3 5 1 确定轴的最小直径 15 3 5 2 确定轴的各段直径和长度 17 3 5 3 求出轴上载荷 17 3 5 4 校核轴的强度 20 3 63 6 入料口及脱粒机上盖的设计入料口及脱粒机上盖的设计 21 3 73 7 机架的设计机架的设计 21 3 83 8 轴承座的设计轴承座的设计 22 3 93 9 标准件的选取标准件的选取 22 4 4 多功能切碎机的设计多功能切碎机的设计 23 4 14 1 多功能切碎机的设计要求多功能切碎机的设计要求 23 4 1 1 多功能切碎机的工作原理 23 4 1 2 多功能切碎机的特点 23 4 24 2 多功能切碎机的总体结构多功能切碎机的总体结构 23 4 34 3 主要机构的设计主要机构的设计 24 4 3 1 切碎机构的设计 24 4 3 2 传动轴的设计 25 4 3 3 机壳的设计 25 4 3 4 切厚调节器的设计 26 4 44 4 动刀 定刀的刃磨与安装调整动刀 定刀的刃磨与安装调整 27 目录 5 5 碾米机的设计碾米机的设计 28 5 15 1 碾米四要素碾米四要素 28 5 1 1 碰撞 28 5 1 2 碾白压力 28 5 1 3 翻滚 29 5 1 4 轴向输送 29 5 25 2 碾米机的选择碾米机的选择 29 5 35 3 碾米机的主要构成部件碾米机的主要构成部件 31 5 3 1 进料装置 31 5 3 2 碾白室 32 5 3 3 出料装置 34 5 3 4 传动装置 35 5 3 5 喷风系统 35 5 3 6 吸糠风机 37 6 6 多功能磨粉机的设计多功能磨粉机的设计 38 6 16 1 磨磨粉粉机的分类机的分类 38 6 26 2 多功能磨粉机的基本结构和工作原理多功能磨粉机的基本结构和工作原理 39 6 36 3 关键参数的确定关键参数的确定 40 6 3 1 螺旋升角的确定 40 6 3 2 驱动功率的计算 41 6 46 4 主要零部件的结构设计主要零部件的结构设计 42 6 4 1 轴的结构设计 42 6 4 2 磨片的结构设计 47 6 4 3 联辊的结构设计 47 6 4 4 调节手轮的设计 48 6 4 5 粉碎齿套的设计 48 6 4 6 机体结构的设计 49 6 4 7 轴承的选取 49 6 4 8 联轴器的选取 51 6 4 9 键的选择 51 6 4 10 标准件的选择 51 6 4 11 料斗的设计 51 6 56 5 生产能力的分析与确定生产能力的分析与确定 52 攀枝花学院本科毕业设计 论文 7 7 刃磨刀具机构的设计刃磨刀具机构的设计 53 7 17 1 刃磨刀具机构的设计要求刃磨刀具机构的设计要求 53 7 27 2 刃磨刀具机构的总体结构刃磨刀具机构的总体结构 53 7 37 3 刃磨刀具机构零件的设计刃磨刀具机构零件的设计 54 7 3 1 砂轮的选取 54 7 3 2 轴的设计 54 7 3 3 防护罩的设计 55 7 3 4 其余附件的设计 55 8 8 抽水机的设计抽水机的设计 57 8 18 1 抽水机的设计要求抽水机的设计要求 57 8 28 2 抽水机的工作原理抽水机的工作原理 57 8 38 3 抽水机的结构组成及水泵的选取抽水机的结构组成及水泵的选取 58 9 9 传动系统及其部件的设计传动系统及其部件的设计 60 9 19 1 画出传动系统简图画出传动系统简图 60 9 29 2 电机的选择电机的选择 60 9 2 1 电机的功率 60 9 2 2 电机的选定 61 9 39 3 带传动的设计带传动的设计 61 9 3 1 V 带的设计 62 9 3 2 带轮的设计 64 9 49 4 联轴器的选取联轴器的选取 65 9 59 5 螺栓的选取螺栓的选取 65 1010 总体机架的设计总体机架的设计 66 1111 安全操作及维护安全操作及维护 67 11 111 1 新型多功能组合农用机的安全操作新型多功能组合农用机的安全操作 67 11 211 2 新型多功能组合农用机的维护与保养新型多功能组合农用机的维护与保养 67 结论结论 69 参参 考考 文文 献献 70 附录附录 71 致致 谢谢 73 1 绪论 0 1 绪 论 1 1 国内外农业机械化的背景 农业机械包括农用动力机械 农田建设机械 土壤耕作机械 种植和施肥机 械 植物保护机械 农田排灌机械 作物收获机械 农产品加工机械 畜牧业机 械和农业运输机械等 广义的农业机械还包括林业机械 渔业机械和蚕桑 养蜂 食用菌类培植等农村副业机械 现就国内外农业机械化的发展作简要介绍 1 1 1 国内外农业机械化的发展史 在中国 早在新石器时代的仰韶文化时期 约公元前 5000 前 3000 就有 了原始的耕地工具 耒耜 公元前 13 世纪就已使用铜犁头进行牛耕 到公元 前 8 前 3 世纪的春秋战国时代 已经拥有耕地 播种 收获 加工和灌溉等一 系列铁 木制锄头 公元前 90 年前后 赵过发明的三行耧 即三行条播机 其基 本结构至今仍被应用 到 9 世纪已形成结构相当完备的畜力铧式犁 在 齐民要 术 约 540 耒耜经 约 880 王祯 农书 约 1310 天工开物 1637 等 古籍中 对各个时期农业生产中使用的各种机械和工具都有详细的记载 1 在西方 原始的木犁起源于美索不达米亚和埃及 约公元前 1000 年开始使 用铁犁铧 19 世纪至 20 世纪初 是发展和大量使用新式畜力农业机械的年代 1831 年 美国的 C H 麦考密克创制成功马拉收割机 1936 年出现了第一台马拉 的谷物联合收获机 1850 1855 年间 先后制造并推广使用了谷物播种机 割草 机和玉米播种机等 20 世纪初 以内燃机为动力的拖拉机开始逐步代替牲畜 作 为牵引动力广泛用于各项田间作业 并用以驱动各种固定作业的农业机械 30 年 代后期 英国的 H G 弗格森创制成功拖拉机的锄头悬挂系统 使拖拉机和锄头二 者形成一个整体 大大提高了拖拉机的使用和操作性能 由液压系统操纵的锄头 悬挂系统也使锄头的操纵和控制更为轻便 灵活 与拖拉机配套的农机具由牵引 式逐步转向悬挂式和半悬挂式 使农机具的重量减轻 结构简化 40 年代起 欧 美各国的谷物联合收获机逐步由牵引式转向自走式 60 年代 水果 蔬菜等收获 机械得到发展 自 70 年代开始 电子技术逐步应用于农业机械作业过程的监测 和控制 逐步向作业过程的自动化方向发展 2 1 1 2 国内外农业机械化的发展现状 农业是我国的基础经济 是国家发展的根本 机械化的普及 不仅使农业加 强了农业化生产 同时也减轻了农民的劳动强度 随着社会的进步 生活中的每 一个角落都有机器的参与 我国的农业机械化始于 19 世纪末和 20 世纪初 有计 划大规模地发展则始于 1957 年 到 1994 年 综合计算的农机化程度达到 40 攀枝花学院本科毕业设计 论文 1 2000 年达到 48 由于我国各地自然条件和经济水平相差很大 农机化也呈不 均衡发展 农机装备也呈现多样化趋势 但品种 规格不多 质量性能不稳定 动力机具多 作业机具少 机具配套比低 户均机械动力少 小型机具多 大中 型机具跟不上发展需要 缺少适用机具 且产品可靠性 耐久性 安全性 舒适 性 产品整体造型 零部件制造质量等与发达国家差距较大 我国加入 WTO 以 后 农业机械化所面临的发展环境也必将发生巨大变化 研究我国农业机械化发 展现状 应对这种变化带来的机遇与挑战 是摆在国人面前的紧迫课题 2 在国外 经济发达国家已经进入全盘机械化和自动化阶段 以美 日 意大 利 以色列等为代表 国外先进的农业机械化水平及特点主要表现为 动力机械 进一步向大功率 高速度 大型化方向发展 复式和联合作业机械大幅提高农业 机械的作业效率 卫星定位 激光制导等高新技术在农业机械上得到广泛应用 节约资源 保护环境 促进农业可持续发展的机械受到广泛重视 农业生产区域 化 专业化和社会化程度高 生产过程全面实现机械化和自动化 高新技术和现 代科学研究成果被广泛应用于农业机械化 精确农业技术悄然兴起则是它们的共 同特点 2 1 1 3 国内外农业机械化的发展趋势 农业机械化是农业现代化和农村经济社会发展的重要标志 是实现农业产业 化 加快农业科技进步的重要措施 众所周知 中国农业机械化发展水平与发达国家相比有一定的差距 农机产 品量和技术含量有待进一步提高 随着国民经济实力的不断增强 传统农业将逐 步向现代农业转变 农业基础设施建设投入力度将进一步加大 农村富余劳动力 转移步伐将进一步加快 农民摆脱繁重体力劳动的愿望将进一步增强 必将扩大 对农机的需求 展望未来 中国农业机械化发展将呈现以下几个发展趋势 农业 机械化发展环境进一步好转 关键环节机械化技术需求进一步扩大 畜牧业机械 化生产关键技术将有较快发展 设施农业生产机械化技术与设备将会得到较快发 展 促进农业可持续发展和保护环境的农业机械化技术需求将进一步扩大 农机 的升级换代技术需求强劲 中国农机技术水平总体质量不高 技术含量低 中小型机械多 科技含量高 可靠性强 操作方便的大型机械缺乏 随着农村劳动力的转移 农业规模的扩大 人民生活质量的提高 农机服务组织的发展以及市场竞争的加强 对先进适用 高科技含量和大型农业机械的需求将不断增加 这类机械的开发 引进和生产将 是农机技术升级换代的重要内容 中国农业正处于从传统农业向现代农业转变的 关键时期 在这一进程中 农业机械化的作用越来越显著 从全球来看 随着工业的发展 使高新技术在农机上的应用更加广泛 农机 1 绪论 2 自动化和智能化的水平将会进一步的提高 信息技术 智能技术的发展 精确农 业技术体系的完善都将引起现代农业装备的重大变革 主要表现在使用自动控制 技术 人工智能技术 信息技术等 自动控制技术虽在农业机械上得到应用 但 还需进一步提高自动控制的水平 把电子 微电子技术与通讯技术结合起来 采 用现代方法进行自动化监控管理 发展精准农业技术体系的自动化控制 精准农 业主要发展以温室为主的自动控制系统智能化研究 因此这也为我们指明了农业 机械装备技术研究的发展方向 与此同时 计算机视觉作为一种智能化技术是当 前农业工程学科中的热点研究领域之一 另外 生产自动化程度的进一步提高 农业自动化也将会与精确农业 GPS 等新兴技术进一步整合 从而组成一个大的 农业生产智能控制系统 传感器 遥测遥感技术的发展 机器人技术的日益成熟 伴随着计算机和电控技术的突飞猛进 农机也向高度的智能化发展 2 近年来 世界农业机械装备正迅速地吸收和应用电子信息科技发展的成果 这标志着农业机械的信息化发展趋势 发展较迅速的精准农业 其支撑技术是 3s 空间信息技术和作物生产管理决策技术 即基于信息和先进技术为基础的现代农 业技术 3s 空间信息技术在精细农业中的应用充分体现了信息传递和处理的重要 性 准确可靠的农田信息是实施精准农业的基础 由此可以看出信息在现代农业 中举足轻重的地位 信息化也将是现代农业机械技术一个必然的发展趋势 2 1 2 本课题的研究方向和研究意义 1 2 1 研究方向 近年来 随着农业经济的快速发展和农民生活水平的不断提高 各种中小型 农业加工机械 如农耕机 插秧机 播种机 碾米机 碎料机 磨面机 脱粒机 抽水机等 已在广大农村得到了越来越普遍的应用 但公知的各类农业加工机械 由于一机一用 一机一动力 移动不便 功能单一 闲置率高等原因 让大多数 农户感到购置不划算 由此 致使目前农村仍有不少农民加工粮食也要拿到较远 的地方 劳动强度大 费时费力 非常麻烦 农副产品加工机械担负着我国约 75 的 粮食 60 油料加工任务 发展农副产品加工机械 对扩大内需 繁荣地方经济 拉动国民经济发展有重要的作用 就当今我国农村经济的现状而言 广大农民迫 切需要一种价格成本均可为普通农户家庭接受的多功能农用机 以满足农户家庭 生产生活的需要 3 现有的多功能农业生产加工机械主要有耕地机与插秧机的组合 碾米机与碎 料机的组合等 一般都是两种功能的组合 多功能的很少 要不就是技术不成熟 针对这些情况 研究发明一种新型多功能组合农用机械就更是必要的 因此 本课题就是针对这种新型多功能组合农用机械而做的设计 通过本次 攀枝花学院本科毕业设计 论文 3 设计 能够提出一种结构新颖紧凑 简单实用 经济安全 易于操作 装卸方便 可根据需要组合拼装的 适合农村一家一户式的多功能农产品加工机械 1 2 2 研究意义 中国是一个农业大国 农业是国民经济的基础 中国政府一贯高度重视农业 的发展 把实现农业现代化摆在十分重要的位置 改革开放以来 随着农村经济的提高和农产品产量的提高 全国人民的温饱 问题基本解决 使得农副产品加工工业发展迅速 而且门类增多 在许多方面取 得了重要成就 事实证明 农副产品加工工程对于深度开发利用农业资源 提高 农副产品的价值 丰富社会的物资供应 提高全社会生活水平 防治环境污染 特别是增加农民的收入等方面都是极其重要的 农业机械是现代农业的基础装备 中国农机工业随着农业的发展 取得斐然 的成就 成为农机生产大国 中国经济的快速发展 农业结构调整的不断深入 给中国农机产品带来了一个大市场 中国政府近年来出台一系列支持农民 农村 农业发展 促进农民增收的政策 为这个大市场的 火爆 提供了保证 农业税 的减免 种粮农户的补贴 使得农民收入增加 提高了购机的能力 2 目前 我国大部分地区的农机具以大中型产品居多 而且功能单一 价格较 高 有关专家和业内人士认为 小型多用 价格便宜 适合一家一户使用的农机 具在农村市场更受欢迎 一机多用是农民对农机具的迫切要求 专家认为 使用 方便是广大农民购买农机首要选择 中小型农机具在农村具有广阔的市场前景 小型多功能组合农用机械产品突出的特点是一机多用 机动灵活和价格便宜 提高了农用机的使用效率 随着中国农村建设的不断发展 小型多功能农用机械 的用处将会越来越大 其多功能 低价格的优势也将受到越来越多用户的欢迎 2 组合农用机的总体设计 4 2 组合农用机的总体设计 2 1 确定新型多功能组合农用机的功能 结合本次设计的要求 在做了大量市场调查 了解了现在农民对农用机械的 不同需求 同时考虑到地区差异的情况下 最终把设计的重点放在了农产品加工 机械的设计上 通过调研市场 走访农家和查阅相关资料 了解到农民 主要是针对四川丘 陵地区农户 现在需求最大的农产品加工机械主要有碾米机 玉米脱粒机 切片 机 切丝机 磨粉机 磨浆机 碎料机 饲料混合机 铡草机 剥皮机等 而农 民对于农产品加工机械的主要需求是使用方便 功能多样化 机械小巧 经济安 全 能够代替更多的劳动力等 通过对农民常用农产品加工机械的需求程度进行 分析 初步拟定将以下农机进行组合 玉米脱粒机 切片机 切丝机 切碎机 碾米机 磨粉机 磨浆机 磨碎机 通过走访得知 农家平时刃磨刀具基本上是 在自制磨刀石上人工刃磨 而没有机械化的磨刀装置 为此在本设计中添加简易 的能满足农民刃磨刀具的装置 通过走访还得知 因夏季天气炎热 气候干燥 农民时常需要对农作物进行浇灌 而他们常常的是用肩挑水进行浇灌 大大降低 了生产率 并且农家平时池塘抽水也需要抽水机的帮助 为此 在本设计中添加 抽水装置 经综合分析 最终确定将玉米脱粒机 切片机 切丝机 切碎机 碾米机 磨粉机 磨浆机 磨碎机 刃磨刀具装置 抽水机进行组合 设计一款新型多功 能组合农用机 现将以上功能加以简述 2 1 1 玉米脱粒功能 玉米脱粒机是玉米脱皮后 经过一段时间的风干 然后将玉米利用脱粒机使 玉米和玉米芯分开 这种机械就是玉米脱粒机 它的工作原理是 玉米脱粒机在 进行玉米脱粒时 电动机输出轴输出动力 再通过传动带传递到脱粒滚筒上 利 用脱粒滚筒的回转运动与栅格式凹板之间的揉搓作用 将玉米粒脱离玉米芯 并 借助其他的机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体 如此循环 不断地进行填入 脱粒 排出机体 5 玉米脱粒机从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯 最后将玉米粒和玉米芯排 出机体 是玉米脱粒机一体完成的 它最大的优点是在短时间内可以完成几个人 的劳动强度 从而提高了工作效率 节省了劳动时间 由文献 4 第 185 页查得 一般小型玉米脱粒机滚筒转速为 600 900r min 攀枝花学院本科毕业设计 论文 5 2 1 2 切片功能 目前 市场上切片机多种多样 在此仅针对农家用萝卜 土豆 薯类 水果 等切片机进行介绍 切片机的工作原理是 物料以相对于刀片一定的速度作相对运动 同刀片形 成相对切削力而被切削加工成片状 此相对运动将料块切成厚度均匀的薄片 切 下的薄片从排料槽卸出 通过切厚调节器的前后移动调整片厚调节座与切刀刃部 间隙可以调整切片厚度 切片机主要由机壳 回转刀片 固定刀片和机架等组成 由文献 5 第 773 页查得 一般切片机刀盘转速为 540 930r min 2 1 3 切丝功能 对农产品进行切丝 主要针对农家用萝卜 土豆 薯类 水果等 其工作 原理同切片机相同 仅对刀片进行更换即可 把旋转刀片或固定刀片换成齿状刀 片即可完成切丝动作 同样通过调节调节叉的前后移动可以调整切丝粗细 其刀 盘转速要求同切片机近似 2 1 4 切碎功能 目前 市场上切碎机多种多样 在此仅针对农家小型铡切机械进行介绍 切碎机可切碎各种原料 如玉米秆 高梁秆 麦秆 豆秆 玉米秸 花生秧 红薯秧 干杂草等各类杂粮干物料类 铡切产品可用于各种饲料 供牛 羊采食 也可用于农业生产高温积肥 秸秆还田等 其工作原理同切片机相似 可通过调节调节叉的前后移动可以调整铡切原料 的长短 切碎铡草机主要由喂入机构 铡切机构 传动机构和机架等部分组成 由文献 5 第 541 542 页查得 一般小型切碎机刀盘转速为 560 900r min 2 1 5 碾米功能 碾米是应用物理或者化学的方法 将糙米表面的皮层部分或全部剥除的工序 目前世界各国普遍采用物理方法 即机械方法 机械碾米法是运用机械的作用力对糙米进行去皮碾白的办法 所用的机械设 备称为碾米机 碾米机的分类形式有很多种 根据碾辊材料的不同 分为铁辊 砂辊和砂铁结合辊 根据碾辊轴的安装形式 又可分为立式和横式两种 其中立 式碾米机多采用砂辊和铁辊 横式碾米机砂辊 铁辊和砂铁结合辊三种都有采用 根据碾白作用力的特性 碾白方式分为摩擦擦离碾白和碾削碾白两种 碾米四要 素 碰撞 碾白压力 翻滚和轴向输送 6 对于常规的稻谷加工主要包括清理 砻谷及砻下物分离 糙米碾白 成品处 理及副产品整理等工序 由于本设计要求的是用于农家进行自给自足的生产加工 机械 因此对于以上的生产加工的处理用于家庭生产 就显得太过复杂而且成本 过高 所以针对这种情况 我们使用稻谷直接进行碾米 又称稻出白 它对于 攀枝花学院本科毕业设计 论文 6 农 2 组合农用机的总体设计 7 家的自给生产是最实用的 由文献 5 第 766 页查得 适合农村一家一户式的小 型碾米机其碾辊转速为 750 1200r min 2 1 6 磨粉功能 目前市场上磨粉机种类繁多 针对本设计的方向 仅对其中一类进行介绍 该类磨粉机能将小麦 大米 小米 玉米 黄豆 芝麻 大豆 高梁等粮食 食品类 以及其它部份化工原料 软质石 木粒物料等干磨制成粉 物料加工粗细 可以调整 机型新颖 小巧玲珑美观 安装 使用 维修方便 其工作原理是利用一对磨片 齿盘式转子和定子 相对旋转 对送入研磨区 的物料产生一定的挤压力和剪切力 物料在经过研磨区时 受到挤压 剪切 剥 刮等综合作用 从而研磨成粉 磨粉机的主要构件 磨片 齿盘式转子和定子 喂料机构 轧距调节机 构 传动机构 机架 由文献 5 第 777 页查得 小型磨粉机其动磨片转速为 900 1000r min 2 1 7 磨浆功能 农家若需磨浆 上述磨粉机也能将小麦 大米 小米 玉米 黄豆 芝麻 大豆 高梁等各类粮食在加水的情况下磨成浆 在此不再赘述 由文献 5 第 773 777 页查得 小型磨浆机其动磨片转速为 960 1000r min 2 1 8 磨碎功能 同样 农家若需将小麦 大米 玉米 黄豆 大豆等研磨成碎粒 利用上述 磨粉机 调节其调节手轮也能将各类粮食研磨成碎粒 同时该磨粉机也可用于饲 料 药材的粉碎 由文献 5 查得 小型磨碎机其动磨片转速为 900 1200r min 2 1 9 刃磨刀具功能 根据设计要求 在多功能农机中合理添加刃磨刀具的功能 该功能利用砂轮 的高速旋转 以达到将刀具刃磨锋利的目的 2 1 10 抽水功能 根据设计要求 在多功能农机中合理添加抽水的功能 该功能利用电机的转 动带动泵体内叶轮旋转 从而带动水获得离心力 水就被提升到高处 最终达到 抽水灌溉农作物或完成池塘抽水作业的作用 2 2 将各功能进行组合 据以上介绍 由于不同机械的工作原理和工作转速差异 可将功能相似 转 速相差不大的的机械进行合理组合 形成结构新颖紧凑 简单实用 经济安全 易于操作 装卸方便的多功能农用机 因切片 切丝 切碎三种功能具有相同之处 且这三种机械要求的转速基本 攀枝花学院本科毕业设计 论文 8 相同 可将这三种功能组合在一起 形成一种多功能切碎机 因上述磨粉机同时 具有磨浆 磨碎功能 故将其置于一体 形成一种多功能磨粉机 玉米脱粒机 碾米机 刃磨刀具机 抽水机分别设计 2 3 确定总体布局及传动方案 对所设计的新型多功能组合农用机 要形成结构新颖紧凑 简单实用 经济 安全 易于操作 装卸方便的多功能组合农用机 其总体布局及传动方案必须进 行合理的设计 以便更好地发挥其功效 经多方文献查阅 市场调研 并考虑到 不同机械的工作部件对转速的不同要求 对总体布局及传动方案提出了两种设计 方案进行分析 方案一 采用一字型双层排列 其排列方式如图 2 1 所示 方案 二 采用田字双层组合式排列 其排列方式如图 2 2 所示 详细布局见附录 图号 NYJ 00 两种方案均采用带传动的方式传递功率 图图 2 12 1 一字型双层排列一字型双层排列 图图 2 22 2 田字双层组合式排列田字双层组合式排列 经分析 方案一的组合方式 它的缺点是结构单一 占地面积大 运输不方 2 组合农用机的总体设计 9 便 传动不可靠 且难以满足不同机构对加工速度的不同要求 田字双层组合式排列 不仅能减少占地面积 提高工作效率 工作可靠 方便装 拆 便于运输 安装和维修 同时还能满足不同机构对加工速度的不同要求 而 且此种布局还能充分发挥各机构的功能 便于人工操作 田字双层组合式排列的 电机与工作部件之间的动力传动是靠带传动传递 通过装拆联轴器或皮带的方法 来实现单机或多机的工作 且相互之间互不影响 节省电力 由于该新型多功能组合农用机所涉及的功能 玉米脱粒 多功能切碎 碾米 多功能磨粉 抽水 刃磨刀具 较多 而本人水平有限 经验不足 时间仓促 同时也受到篇幅的限制 下面仅对多功能磨粉机进行详细的设计计算 其余执行 机构仅做结构设计及简要计算分析 攀枝花学院本科毕业设计 论文 10 3 玉米脱粒机的设计 3 1 玉米脱粒机的总体结构 玉米脱粒机主要组成部分 入料口 钉齿脱粒滚筒 栅格式凹板 机架等部 分组成 其总体结构如图 3 1 所示 图图 3 13 1 玉米脱粒机的总体结构玉米脱粒机的总体结构 3 1 1 入料部分 入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连 它是利用一毫米厚的铁板制成 入料 部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切 将已拨皮的玉米从入料口填入 下滑到脱粒部 位 即钉齿滚筒和栅格式凹板之间 进行脱粒 3 1 2 脱粒部分 脱粒部分主要是由钉齿滚筒 栅格式凹板 半圆型上盖组成 玉米穗在钉齿 滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒 将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下 落到下滑板 由仓口排出机体外 玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋 推力和螺旋导向作用 由出芯口排出机体外 3 1 3 筛选部分 筛选部分主要是由栅格式凹板完成 它是由一定数量的铁条及两条主梁和两 条副梁组成 每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住 然后快速旋转的钉齿滚筒 将被卡死的玉米强行脱粒 玉米脱粒之后 再将玉米粒经过栅格式凹板 从凹板 3 玉米脱粒机的设计 11 的缝隙漏出 顺着斜滑板滑出机体 目的是将玉米和玉米芯分开 3 1 4 机架部分 机架由出料口 下滑板及稳定结实的主梁构成 机架是玉米脱粒机的主要支 撑 它承担着脱粒机的主要重量和动力 负载和力矩 因此它的设计是许强不弱 的部分 机架要保持稳定 以便做到机械在运转过程中不会产生晃动 歪斜 造 成人身危险 因此为了机架的坚固 玉米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成 3 2 关键参数的确定 由文献 4 查得 小型的玉米脱粒机的相关设计参考数据 脱粒机主轴为 600 900r min 栅格式凹板的直径为 315 其凹板的长度为 535 在主轴mmmm 上设有四条钉齿条 每条钉齿条上均匀分布着 8 个钉齿 总共 32 个钉齿呈螺旋 均匀安装 以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体外 钉齿滚筒的直径为 200 滚筒上伸出滚筒部分钉齿的长度为 15 30 滚筒钉齿的线速度一般mmmm 为 6 10m s 3 2 1 钉齿条的受力 根据实际测量得知 每个钉齿的均匀受力约为 40 当玉米脱粒机正常工作N 时 钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转 其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力 而另外两个钉齿条是空行程 因此 N560N2740 ZMNF 即玉米脱粒机正常工作时 受到的切向力为 560 N 式中 钉齿所受的力 N 参与工作的钉齿个数 M 参与工作的钉齿条数 Z 3 2 2 钉齿的转速 当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时 其上钉齿条上的钉齿同样有一定的转 速 这个转速源于主轴的转速和钉齿的半径 考虑到要与多功能切碎机同轴 则 转速相同 在此以 720 r min 为脱粒机主轴转速进行计算 取钉齿伸出滚筒部 轴 N 分为 20mm 即 m s04 9 m s 100060 7202010014 3 2 R2 轴轴 轴 NV 范围在 6 10m s 以内 满足要求 式中 V 钉齿的转速 脱粒机主轴的转速 轴 N 3 玉米脱粒机的设计 12 轴心到钉齿顶部的距离 R 攀枝花学院本科毕业设计 论文 13 3 2 3 钉齿滚筒的功率 玉米脱粒机所需功率为 应由脱粒机的工作阻力和运转参数求定 即 W P 计算求得 1000 VF PW kW06 5 kW0624 5 kW 1000 04 9 560 W P 3 3 钉齿滚筒的设计 钉齿滚筒主要由钉齿条 钉齿 端面圆盘组成 钉齿条是玉米脱粒机的主要 脱粒部件 它的设计关系到玉米脱粒机质量的好坏 关系到玉米脱粒机正常工作 时整体的脱粒效果以及脱粒后将玉米粒和玉米芯分离的情况 它的功能是采用脱 粒滚筒上的四条钉齿条 均匀快速地转动 工作时将玉米填入脱粒机中 主轴的 转动带动固定在钉齿滚筒上的钉齿 钉齿的顶端以一定的速度对玉米进行强行脱 粒 玉米在经过四条钉齿条的快速旋转下脱粒 四条钉齿条上的钉齿呈螺旋排列 目的在于将玉米芯顺着钉齿的螺旋推力排出机体外 同时 每一条钉齿条上的钉 齿同样在进行脱粒 以便达到有较高的脱粒率 玉米脱粒机的主要功能是脱粒 而钉齿条在工作中起到了重要作用 因此 钉齿条的设计是脱粒机的设计的主要 部件 3 3 1 钉齿滚筒总体结构的设计 从钉齿条的功用及其工作要求可以判断出钉齿条的工作强度很大 由文献 4 查得 玉米脱粒机的钉齿滚筒上安装有四条钉齿条 相互之间相差 而且每 0 90 条钉齿条上安装钉齿的个数范围在 7 10 个 四条钉齿条均匀安装在钉齿滚筒上 钉齿在钉齿条上均匀的呈螺旋排列方式安装 在钉齿条的两端分别用一个圆盘固 在两个圆盘上均匀开有钉齿条宽厚的方孔 四个方通孔均匀呈分布 然后将 0 90 四条钉齿条从四个方孔中穿过 使钉齿条穿过方孔 而且在圆盘的表面留出 2 3 因为连接是采用焊接完成 这样结构更加坚固 稳定 可靠 mm 圆盘将钉齿条固定 但由于钉齿条过长 因此 在主轴的三分之一处和三分 之二处 采用直径是的铁柱使钉齿条与主轴相连 它们的连接方式采mm10 d 用焊接式 这样可以增加钉齿条的刚度 以便钉齿条受到较大力时不易损坏 同 时也使轴的扭转刚度和弯曲刚度有很大的增加 使钉齿条的扭转刚度和弯曲刚度 增加 使钉齿滚筒的整体刚度和强度也有极大增加 同时也提高主轴和钉齿滚筒 之间的固定性和稳定性 3 3 2 钉齿条的设计 钉齿条的功用是固定钉齿的相对位置 使钉齿在正常工作过程中能够持续正 3 玉米脱粒机的设计 14 常的工作 钉齿所受的脱粒力直接传递到钉齿条上 钉齿条承受着钉齿的切向力 所以钉齿条应该采用足够强度和刚度的材料制成 由文献 7 可以查得 材料选为 45 钢 综上所述 设计的钉齿条的长 宽 高为 因每根mm9mm40mm535 钉齿条上要安装均匀分布的 8 个钉齿 所以钉齿条上要按要求设计均匀的呈螺旋 分布的通孔 其直径为 所形成的螺旋线的螺距为 64mm 即同一钉齿mm10 d 条上相邻两通孔距离为 64mm 在钉齿条每个通孔的上端边沿沿通孔排列的方向 分别开有两个长为 高为 宽为的小槽 目的是为了在钉齿安装mm1mm2mm2 在钉齿条上时 这个小槽可以和钉齿上的凸楞相配合 这样可以使钉齿在钉齿条 上周向固定 而且在钉齿正常工作时 也同样使钉齿相对钉齿条固定 不宜使工 作时钉齿和钉齿条脱落 两种钉齿条的结构图分别如图 3 2 a b 所示 图图 3 23 2 钉齿条结构图钉齿条结构图 3 3 3 钉齿的设计 钉齿是玉米脱粒机的主要工作部件 它在工作时直接与玉米相接触 而且它 的接触频率很高 尤其是在入料口的部位 这个部位的钉齿摩擦相当频繁 因此 在设计钉齿时应当考虑到钉齿的工作强度和工作环境等问题 这里采用了文献 7 中建议的 45 钢 为了使钉齿在钉齿条上的相对固定 在钉齿上增加小凸楞 与 钉齿条上的小凹槽相配合 使钉齿和钉齿条固定 钉齿直径 长为mm12 d 每个钉齿均穿过钉齿条 然后用螺母拧紧 其余尺寸见其结构图 3 3 mm45 攀枝花学院本科毕业设计 论文 15 图图 3 33 3 钉齿结构图钉齿结构图 3 3 4 圆盘的设计 圆盘是将钉齿条与主轴固定的主要部件 它不仅起连接作用 而且还承担着 钉齿和钉齿条传递的力矩和弯曲及扭转强度 它位与钉齿条的两端 同钉齿条及 轴均采用焊接方式连接 由文献 7 查得圆盘的材料采用刚度和强度较好的 45 钢 制成 其上均匀分布着四个长方形的通孔 目的是为了固定安装钉齿条 圆盘中 心装套在主轴的直径 上 其中心孔直径设定为 以便安装在轴mm40 dmm41 上 为使玉米脱粒完全 在钉齿条上靠近出芯口的一端选的是直径的mm230 d 圆盘 圆盘上长方孔的底线距圆盘的中心为 在钉齿条的另一端选直mm91 1 L 径为 长方孔的底线距圆盘的中心为 两圆盘的厚度均选mm220 dmm86 2 L 为 其上的长方形孔高为 9 5mm 宽为 40 5mm 大圆盘结构简图如图 3 4mm5 所示 图图 3 43 4 圆盘结构图圆盘结构图 3 4 栅格式凹板的设计 在玉米脱粒机中 栅格式凹板是与钉齿滚筒相配合的重要部件 其截面呈半 圆形 栅格式凹板有两种功能 其一 是将玉米脱粒后 使玉米粒从栅格式凹板 的缝隙中漏出 而玉米芯被钉齿滚筒上的钉齿螺旋排列推出机体外 从而使玉米 3 玉米脱粒机的设计 16 粒和玉米芯分开 从不同的出口排出机体 达到玉米脱粒清选的作用 其二 栅 格式凹板是利用钢筋横向焊接而成 钢筋之间有约宽的缝隙 这个缝隙可mm10 以将玉米卡在两根钢筋的缝隙之间 以便于钉齿对玉米进行快速 稳定的脱粒 栅格式凹板由根直径 长为的钢筋 加上凹板两边两25mm7 dmm535 L 个直径为 厚度为 宽度为的固定铁条组成 由mm315 dmm18 mmm5 h 于栅格式凹板是半圆筒型 所以钢筋的两端固定是采用半圆式的铁条制成 而且 在凹板的三分之一处和三分之二处都有很薄的铁条相连加固 相应的铁条选为厚 度为 宽度为 这种方式也同样是采用文献 7 中的参数来确mm2 mmm15 L 定的 栅格式凹板与机架相连接 同样采用焊接的形式连接 因为栅格式凹板要 安装在机架上 所以将栅格式凹板两端的铁条和中间的铁条都焊接到机架上 这 样 可以加固机体与栅格式凹板的连接质量 在正常工作时 由于有机架的固定 支撑 可以使栅格式凹板的工作稳定性更高 从整体来讲 也达到了脱粒机的一 体化的设计 提高整体刚度 栅格式凹板的结构图如图 3 5 所示 图图 3 53 5 栅格式凹板结构图栅格式凹板结构图 3 5 传动轴的设计 传动轴是玉米脱粒机的主要设计部件之一 它在玉米脱粒机正常工作过程中 承担主要转矩 扭矩 弯矩和支撑传动轴上的回转零件 玉米脱粒的瞬时冲击很 大 而且冲击次数很频繁 因此传动轴的设计是很关键的一个步骤 它的主要功 用 一是支撑轴上所安装的回转零件 使其有确定的工作位置 二是传递轴上的 运动和动力 根据玉米脱粒机的结构特点 组成形状 工作强度和环境的要求 玉米脱粒机的主轴选用阶梯轴 此轴的设计如下 3 5 1 确定轴的最小直径 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径 可利用经验公式 攀枝花学院本科毕业设计 论文 17 d 式 3 1 3 0 n P A W 式中 轴常用的几种材料的的值 0 A T 0 A 主轴上的功率 W PkW 主轴上的转速 nr min 轴的材料由文献 7 查得 应选取调质处理的 45 号钢 a MP650 B 于是得118 0 A mm23mm 720 06 5 118 3 min d 轴的最小直径用于安装联轴器 且在轴上开有键槽 因此 为了开键槽又不 影响轴的强度 可以使轴的直径增加 5 以提高轴的工作强度 即 mm25mm 51 23 51 dd 轴的最小直径是安装联轴器处的直径 查文献 8 得 选用 GY 型凸缘联轴器 其结构简单 制造容易 工作可靠 拆装方便 刚性好 传递转矩大 联轴器的计算转矩 式 3 2 9550 w cwzTwzt P TTK KK KK KK K n n T 即 5 06 95501 0 1 25 1 0 1 0N m83 89N m 720 c T 式中 驱动功率 kW w P N 工作转速 r min 动力机系数 查文献 8 取得 1 0 w K K 工况系数 查文献 8 取得 1 25 启动系数 查文献 8 取得 1 0 z K 温度系数 查文献 8 取得 1 0 t K 公称转矩 n T N m 根据以上计算 查文献 8 表 22 2 3 选取 GY3 J1 型凸缘联轴器 该型联轴器的主要技术参数有 公称转矩为 许用转速 112N m n T 轴孔直径 轴孔长度为 9500r minn 12 25mmdd L 44mm D 100mm D1 45mm s 6mm 转动惯量为30mmb 1 46mmb 质量为 m 2 38kg 联轴器的结构如图 3 6 所示 2 0 0025kg mI 3 玉米脱粒机的设计 18 图图 3 63 6 GYGY 型凸缘联轴器型凸缘联轴器 3 5 2 确定轴的各段直径和长度 求出轴肩处的圆角半径 的值 轴端倒角在轴的两端均为 小轴肩为r 452 轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中 轴的结构图如 451 图 3 7 所示 图图 3 73 7 轴的结构轴的结构 3 5 3 求出轴上载荷 求轴上的输入转矩的大小 根据公式 求得 n p T 6 1055 9 式中 主轴上的功率 pkW 主轴的转速 nr min 即 mmN28 67115mmN 720 06 5 1055 9 6 T 钉齿条上的合力 根据公式 求得 R T Ft 式中 轴心到钉齿顶部的距离R 攀枝花学院本科毕业设计 论文 19 即 N29 559N 120 28 67115 t F 根据公式 求得 80 tr FF 式中 80 径向力占圆周力的百分数 由文献 4 查得 即 N45 447N 8029 559 r F 根据公式 求得 tan ta FF 由于玉米脱粒机的主轴轴向不受力 即 0 a F 圆周力 径向力 轴向力的方向如图 3 8 a 所示 t F r F a F 轴上水平面内所受支反力 根据公式 求得 32 3 1 LL LF R t H 式中 轴上 段中心线到 段距左端三分之一处的距离 232 2 Lmm 轴上 段距左端三分之一处到右端 段中心线之间的距离 3 L 443 mm 即 N06 367N 443232 44329 559 1 H R 根据公式 求得 12HtH RFR 即 N23 192N06 36729 559 2 轴轴 H R 轴在垂直面内所受的支反力 根据公式 求得 32 3 1 LL RFLF R ar v 即 N66 293N 443232 120044345 447 1 v R 根据公式 求得 12vrv RFR 即 N79 153N 66 29345 447 2 v R 作弯矩图 在水平面内 轴上 三点的弯矩为 BCD 根据公式 0 DHBH MM 求得 21 LRM HCH 攀枝花学院本科毕业设计 论文 46 即 mmN92 85157mmN23206 367 CH M 3 玉米脱粒机的设计 21 作水平面内弯矩图 如图 3 8 b 所示 在垂直面内 轴上 三点的弯矩为 BCD 根据公式 0 DVBV MM 求得 211 LRM vcv 即 mmN12 68129mmN23266 293 1 cv M 根据公式 求得RFLRM avcv 212 即 mmN12 68139mmN 120023266 293 2 cv M 作垂直面内弯矩图 如图 3 8 c 所示 合成的弯矩为 0 DB MM mmN09 109057mmN 12 68129 92 85157 222 1 2 1 CVCHc MMM mmN09 109057mmN 12 68129 92 85157 222 2 2 2 cvCHc MMM 作轴的合成弯矩图 如图 3 8 d 所示 作弯矩图 根据公式 求得 n p TT CB 6 1055 9 即 mmN28 67115mmN 720 06 5 1055 9 6 CB TT 式中 主轴上的功率 PkW 主轴转速 nr min 0 D T 作轴的弯矩图 如图 3 8 e 所示 作当量弯矩图 弯矩 扭矩合成图 B 点 mmN01 39598mmN28 6711559 0 TMBCa C 点左侧 mmN50 116023 mmN 28 6711559 0 09 109057 2222 1 TMM Ccca D 点右侧 mmN09 109057 2 ccca MM 作轴的当量弯矩图 如图 3 8 f 所示 攀枝花学院本科毕业设计 论文 22 图图 3 83 8 轴的受力及弯扭图轴的受力及弯扭图 3 5 4 校核轴的强度 校核轴的强度时 通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度 既危险截面 c 的强度 由经验公式及上面计算出的数值可得出 公式 式 3 3 W TM W Mca ca 22 式中 轴的抗弯截面系数 W 轴的许用应力 按轴实际所受弯曲应力的循环特性 在 a MP b1 中选取其相应的数值 从文献 9 可以查出 b0 b1 a 3 1 MP13 18MPa 401 0 50 116023 W Mca ca 由文献 7 查得 对于的 45 钢 承受对称循环变应力时的许用应 a MP650 B 力 a MP55 a MP13 18 ca 3 玉米脱粒机的设计 23 3 6 入料口及脱粒机上盖的设计 玉米脱粒机的入料口与脱粒机的上盖连为一体 即入料口安装在玉米脱粒机 的上盖上 两者均采用的薄铁板制成 玉米脱粒机的上盖呈半圆桶形状 直mm1 径为 长为 入料口的一侧与脱粒机的上盖边缘相切 这mm335 d54mm6 样可以使玉米在进入脱粒机机体时 能够很好的被钉齿滚筒上的钉齿打削 脱粒 其上入料口的最大口径长为 宽为 入料口及上盖的结构如图mm25258mm2 3 9 所示 图图 3 93 9 上盖结构图上盖结构图 3 7 机架的设计 机架是玉米脱粒机的主要支撑部件 它是承担所有来自轴 电机及凹板的冲 击和应力 机架的坚固是玉米脱粒机工作稳定 运转平稳的基础 因此机架无论 是从结构上还是从材料上 都应该采用坚固的稳定的材料制成 就此玉米脱粒机 来说 它的冲击载荷和内部的应力偏低 根据文献 7 查得的设计材料可采用角 铁支撑 选择角铁的厚度为 其规格尺寸为 高为 宽为 在mm3mm40mm40 机架上的轴承座下方焊接有两段横梁 要求它的工作强度大 承载能力强 受冲 击载荷 弯矩 扭矩不会变形 因此这两端横梁选角铁的厚度为 而它的高mm4 为 宽为 机架结构设计如图 3 10 所示 mm40mm40 攀枝花学院本科毕业设计 论文 24 图图 3 103 10 机架示意图机架示意图 3 8 轴承座的设计 轴承座是根据轴承和轴的载荷 弯曲 应力 扭转应力及轴承的安装要求等进行 设计的 通过上下两半轴承座组合而成 轴承座安装在机架的两个纵向的 厚度是 的角铁上 通过螺栓与角铁联接 mm4 其基本结构如图 3 11 所