0118-制育秧钵机设计【全套6张CAD图+说明书】
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制育秧钵机设计
摘要：老式制育秧钵机由蜂窝煤成型机改进得来，体积庞大，结构复杂，成本高，效率低。本设计从老式制育秧钵机出发，在传动系统和执行机构上都做了很大的改进。本机每小时能生产3000个钵体，可广泛应用于玉米、蔬菜、瓜果等秧苗的制钵。该机采用单相电动机做动力源，可在广大的农村使用，不用担心需要较高的动力电压的问题。文中较详细的设计了制育秧钵机的传动系统和执行机构，对各个零件做了具体的结构尺寸设计，并对受载荷较大的零件进行了精确的校核。包括齿轮、带轮、轴和轴承等零部件的校核。该机的设计大量运用标准件，大大缩短了设计工作量和降低了生产制造周期及成本。主要设计内容有：方案的确定；电机的选择；各轴的转速、功率和转矩计算；带、齿轮、及锥齿轮的设计与计算；轴的最小直径；带、齿轮、及锥齿轮的尺寸计算以及方案图、装配图和零件图的绘制。
关键词：制育秧钵机 钵体 传动系统 执行机构
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毕业设计（论文）开题报告 题目 制育秧钵机设计 一、 题依据及意义 本次设计的目的是为了能综合运用本专业所学知识，融会贯通。巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识 ,并运用所学的冷冲机械设计与优化设计知识 ,解决机械设计中的实际问题 ,提高分析问题 ,解决实际问题的能力 . 目前，建设社会主义新农村是我国的一项政策。在建设社会主义新农村的过程当中，提高农业机械的生 产效率、降低农业机械的成本是不容忽略的。从这一个方面来说，本课题制育秧钵机的改进设计响应国家政策，是有利于农村发展的，具有长远的发展前景。 另一方面，通过本次设计提高外语、专业、计算机的综合能力，创新开发研究能力及严谨的工作作风，提高实际工作能力。着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具 设计的了解。 本次设计，根据给定的旧式育秧钵机机构，分析其工艺性及经济性，创新设计新的更合理的育秧钵机。在设计过程中，先进行设计调研，全面了解育秧钵机的发展现状和主要技术参数，从而使我在设计过程中具有较强的针对性，才能在设计正确合理的基础上敢于创新。 二、 国内外研究概况及发张趋势（含文献综述） (一 )国内外研究概况 中国是个农业大国，在农业生产过程中培育良好的秧苗是一个重要的环节。育苗技术是农业科技一直关注的。随着现代农业机械的发展，良好的育苗器械是培育好育苗的关键。因此育秧钵机的研究与发展在近些年取得了 显著的成就。下面是对育秧钵机相关资料的整理。 对圆盘式精密播种制钵机钵体的定位精确、冲压机构和钵盘机构之间运动配合紧凑，易发生干涉等问题，在分析圆盘式精密播种制钵机工作原理的基础上，结合新的精密播种制钵工序，对制钵机的冲压机构和钵盘机构分别进行运动分析；研究两者的配合规律，推导出相应的位移方程，并在 台上进行运动学仿真模拟，得到了避免机构发生干涉条件和满足机构运动要求的参数，实现了圆盘式精密播种制钵机 的精密播种和营养钵体制造功能。机构运动仿真表明：冲压制钵的时间在一个运动周期内所占的比例应少于 制钵机可以避免干涉，实现精密播种和制造营养钵。 棉花育苗制钵机，机构紧凑、性能良好、适应田间作业。制成的钵体表面光滑、外紧内松、符合农业要求。育苗移栽后的棉花可全苗早发，增加伏前桃和伏桃，比其他移苗增产 20%以上，劳动效率提高 1。 本等发达国家有一定的距离。我国在70 年代才开始研制水稻传统育 秧的半机械化及机械化插秧机和拔秧机。 80 年代后，引进日本技术，研制了带土苗育秧和插秧机械，而对播种机械研究较少。 现了轻便，可在不同时制育各种秧苗的制钵机。型制钵机边是其代表，这中制钵机是棉花、玉米、烤烟和蔬菜等农作物实施营 养钵育苗移栽机械化技术的先进适用机具，属于种植业农业机械。该机由 减速机构、搅土机构、间歇定位机构、曲柄滑块冲压等机构组成。 (二 )新老育钵机的比较 育秧钵最早是用手工制造的，其步骤如下： （ 1） 将肥料和土壤搅拌均匀，用筛子筛细； （ 2） 将上述土壤放入一个模子中； （ 3） 用一冲头将土壤冲紧，冲头下部有一凸头； （ 4） 再将模子托起，育秧钵被冲出； 这种制作方法很像制作蜂窝煤。它的动作过程是这样的：电动机 1 经带传动、齿轮传动将动力和运动传给齿轮 7。齿轮 7 一方面通过偏心销使运动经由连杆 8 传动滑动支架作上下移动，另方面齿轮 7 又由一对锥齿轮将运动传到端面凸轮离合器 11（它和轴用导向键联接，不仅能随陬转动，而且还能在轴上移动）。若端面凸轮在旁边固定着的从动滚 子 10 的强制下，向上抬起并压缩弹簧，离合器 11 就处在脱开状态，在其下面的齿轮 9（和轴空套）就不会转动。当端面凸轮继续转到凸轮凹面与从动滚子 10 接触时，端面凸轮就会在弹簧力的作用下向下推移。是离合器啮合，运 动就经过齿轮 9 带动转盘转动。当转到一定位置时，凸轮会再次转到凸轮面与滑轮接触，此时凸轮又会在滑轮的强制下使离合器再次脱开，齿轮 9 就会停止转动。这一过程恰好转盘转过 60，而被定位销 20 销住，也就是在转盘停顿的时间里，滑动支架正好带着固定在它上面的压紧冲头和冲出冲头在模孔中作一次上下往复运动，以完成压紧和冲出一只育秧钵的过程。 这种制钵机有如下的缺点： （ 1） 结构复杂、零件较多； （ 2） 容易损坏、不易维修； （ 3） 造价较高。 2. 在设计新的制钵机时有下面几 点值得改进： （ 1） 育秧钵机的压制压力较小，用手制造时估计冲击压力约为 100 公斤左右，故压紧机构可以设计得简单一些； （ 2） 老式制钵机的转盘是间歇运动，是靠端面凸轮离合器实现的。凸轮每转动60就停顿一次，机构比较复杂，凸轮不易制作，且容易失效，造价也高。如果有办法在转盘转动的同时进行压紧和冲出动作，就可以取消定位装置和端面凸轮离合器专职，这样，动作和机构都比较简单、也不容易失效； （ 3） 搅拌叉 19 可以直接装在齿轮 9 的轴上、省掉一对锥齿轮； （ 4） 用转盘的方法将模 孔转位，此方法比较见大，应该保留； （ 5） 传动机构比较简单，如有可能当然还可以设计得更简单一些。 这样，在参考老式制钵机的基础上加以改进，就形成了一个新 的设计方法。 三、 研究内容及实验方案 电动机的选择，传动件的设计，执行机构的设计及设备零部件等的设计。 （ 1）先查阅相关资料，掌握育秧钵机的大体机构； （ 2）对其运动及受力参数进行分析计算； （ 3）主要零件的强度校核； 四、 目标、主要特色及工作进度 目标 ： 1）每小时能生产 3000 个左右； 2）结构 简单、体积小、拖动功率小、维修方便、造价低。 主要特色 ： 结构简单、生产效率高、拆装方便、较好的制造工艺，性能稳定。 工作进度 ： 1、 收集资料、外文资料翻译、开题报告 (第 1 周 第 2 周 ) 2、 传动方案的确定 (第 3 周 第 4 周 ) 3、 参数确定及设计计算 (第 5 周 第 7 周 ) 4、 制育秧钵机 装配图设计及零部件图设计 (第 8 周 第 15 周 ) 5、 撰写毕业设计论文 (第 8 周 第 15 周 ) 五、 参考文献 1 杨文珍 ,陆秋君 ,赵匀 . 圆盘式精密播种制钵机运动学优化设计 . 浙江大学学报（农业与生命科学版） 31（ 3）： 346 350,2005 2 杨文珍 ,赵 匀 ,陆秋君 . 精密播种制钵机计算机分析与设计 004(1):31 34 3 韩豹，马守义，韩许 玉米钵育苗移栽机的研制 1996(11):1 3 4 杨文珍 ,赵匀 ,李革 ,俞高红 农机化研究 ):56 57 5 赵学田 北京：冶金工业出版社， 1982 6 1980 7 濮量贵，纪名刚 7 版 等教育出版社， 2001 8 52(14), 1980 9 庞启淮 北京：机械工业出版社， 1996 10 王世刚，张秀亲，苗淑杰 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 2003 11 徐灏 2 版 . 北京：机械工业出版社， 2001 12 陆玉 ,何在洲 ,佟延伟 3 版 . 北京：机械工业出版社， 2000 13 孙桓，陈作模主编 6 版 . 北京：高等教育出版社， 2001 14 机械设计手册编委会 新版 械工业出版社， 2004 15 林景凡，王世刚，李世恒 北京：中国科学技术出版社， 1999 16 刘鸿文 3 版 . 北京：机械工业出版社 ,1992 I 制育秧钵机设计 摘要 ： 老式制育秧钵机由蜂窝煤成型机改进得来，体积庞大，结构复杂，成本高，效率低。本设计从老式制育秧钵机出发，在传动系统和执行机构上都做了很大的改进。本机每小时能生产 3000 个钵体，可广泛应用于玉米、蔬菜、瓜果等秧苗的制钵。该机采用单相电动机做动力源，可在广大的农村使用，不用担心需要较高的动力电压的问题。文中较详细的设计了制育秧钵机的传动系统和执行机构，对各个零件做了具体的结构尺寸设计，并对受载荷较大的零件进行了精确的校核。包括齿轮、带轮、轴和轴承等零部件的校核。该机的设计大量运用标准件，大 大缩短了设计工作量和降低了生产制造周期及成本。 主要设计内容有：方案的确定；电机的选择；各轴的转速、功率和 转矩 计算；带、齿轮、及 锥齿轮 的设计与计算；轴的最小直径；带、齿轮、 及锥齿轮 的尺寸计算以及方案图、装配图和零件图 的绘制 。 关键词 ： 制育秧钵机 钵体 传动系统 执行机构 of of of of in of of in on a of 000, be to of a to be in a In a of to do a of in of of of of of of of of or of to of of of of of a of of if to of to be of in 00 on of a a is a of to 7 m, a on is a of is of of if to to in of to on to In it is of it a 7 m in 00 up a .5 of is 00 to of 0 m of of be in of in in a of up of an is a of to of of 0 m of 0 m it of to of in in of a is of he a of an is an in on is in is is to 999. A of of a of It of a of of a 5 m in of in as a in a in be of 0 a of of is to to 5of be by In of of of in 0 of So to of of of a 0 of 0 to to of of to on 2 in of in of a is of In is of of of 0 As of in of of a On 0 a to is do be to of so is of m, 7 m, be of 0 m, 2 m, of of m 1m 30mm of of of in on in Qu of a of of of in a of of 3 In to of a of of a or a s 1 200400V of BB s ) to C 50 1 kV o., of of a to to a 60on ). of of a on of do to a of of is in is 4 of at of to a by of as a of On of a a of is of in at as a to to no of of a or do to s to a 5 m be of in .5 m on of of of of 50,000 to of of in to of If of of a a be in to it be 能提供低成本风电的新型风力机 - 【 摘要 】 第一代商用扩散体增强型风力机 (新西兰刚开始两 年试运行，如果开发者的预期结果得以实现，这种新设计的风力机可促使风电成本大幅度降低。 在距新西兰奥克兰南约 100 一座小山顶上，一台革命性的新型风力机正在进行为期两年的试运行。这座风力机的外观与常规风力机相比完全不同，其高度为 17m，很象一巨物蹲在山顶上，而常规风力机则为一细长体，高高地矗立在山顶上。 这是投入运行的第一代商用扩散体增强型风力机 (如果开发者的预期结果得以实现，将导致风力发电 成本大幅度降低。在试验新的风力机技术的同时，也可以试验扩散体环罩的新材料、高强钢丝纤维加强的钢筋混凝土。此种风力机在当地被称为 混凝土风力机 。在商业上，它被称为 风力机，因为它有一个 7m 直径的转子。 风力机由近 100 家小型投资商组建的私人公司 源有限公司负责设计和建设，该公司筹集了 350 万美元开发原型机。 源有限公司目前正在进一步筹集约 700 万美元，拟建设两台转子直径为 20m 的机组。其中一台新机组将在高风速地区试验，很可能在新西兰的惠灵顿附近，另一台在平均风 速区。南澳大利亚州政府已对设计表示了很大的兴趣并将在 近加速安装平均风速机组，因为州政府认为风力是一种少有的可再生能源，需要从技术上突破来带动州内占优势的较低平均风速资源的开发。 两台新型的转子直径 20m 的机组成功地运行后， 源有限公司将考虑在 票交易所上市的可能性。 组的性能数据表明，转子直径20m 的设计能够以低于 元 /价格上网，它将使风力发电可与新西兰现有的电厂相竞争，与其它新的发电方式相比，更具竞争力。如果 风力机能以这种价格水平发电，在风电开发中它将迅速成为一股强大的新生力量。 源有限公司的后盾是企业家 成功地经营着一系列业务，也是 司（一家从海水中提取锂的公司）的后盾。生讲 术是一项国际产品，但该技术在新西兰股票市场上所获得的认可和重视还不太高，难以在此上市。因此 源有限公司正在考虑在纽约的 易所上市，很可能在 1999 年实现。 1 扩散体技术 美国的航天巨头 间公司（现在的 司）花费了8 年时间开发扩散体技术并拥有扩散体增强型风力机技术的专利。它进行了扩散体流体动力学的详细分析，并使用一 5m 的模型在风洞中证实了分析结果。扩散体位于风力机转子的下游，其作用就象一个机翼，在转子后部产生低压部位。这种 抽吸效应 有效地使转子周围的风速成倍增加。常规的风力机只能有效地利用转子周围风速的 60%左右。 示出了扩散体的流态。 扩散体经济性的关键在于以最低成本获得最大的尺寸。风洞研究表明在 45 度扩散体结构中，内壁附面流可由两 级风槽射流所维持。在该原型中，扩散体的总尺寸进一步减少，通过采用总长与出口直径比为 30%的弧形结构，环罩硬度增强。使已选择的设计以最低的材料用量获得了最大的扩散体尺寸。 源有限公司获得了 司颁发的拥有扩散体技术、为期 20 年的全球专利权及此后 20 年专利更新权的许可证。 司保留了它们自己内部使用扩散体增强技术而不用于风能商业市场的权利。 间公司研究小组的领导者，为 源有限公司获得了 间公司研究小组 8 年研究的所有记录、试验报告及专利。 2 材料技术 间研究小组在开发扩散体增强技术中所遇到的一个问题是商业规模风力机材料必须具有强度高、寿命长、成本低的特点。曾对铝、玻璃纤维、钢和传统钢筋混凝土进行过评估和核算，但都不能满足风力机经济开发的要求。在所有评估的材料中，最可取的是钢筋混凝土，但使用传统的钢筋混凝土，扩散体尺寸使风力机额定出力只能达到 70于机组规模太小无法对扩散体增强技术进行商业开发 。 新西兰在使用钢筋混凝土建造水塔和远洋快艇之类设备方面有悠久历史。在此基础上，结构工程师 20 年中开发了一种新型的产品 种新材料的抗弯强度是低碳钢的 3 倍，基本上不需要维修。这种新材料可以经济地建造较大的扩散体，从而使风力机有足够的出力和常规风力机相竞争。 原型机转子直径为 7m，高度为 17m，最高出力为 1要建设的两台机组使用 20m 直径的转子，高 52m，出力为 3 扩散体使用两层 3m 1m 30高强钢丝 纤维加强的钢筋混凝土板复合而成。第一层板沿着复杂的框架弯成所需的双向曲面，并固定就位。第二层板放在顶部，弯曲成形，然后在基础板上灌浆锁定双向曲面。再将这些曲面板粘结到一起，并对其边缘进行硬化处理构成扩散体扇形段。完整的扩散体装配好之前，在奥克兰大学工程院对单块板和装配好的扩散体扇形段样品进行了应力测试。 3 设备平衡 除了扩散体增强技术和材料技术外，风力机全部是常规的。转子配备有定节距的 4 个叶片，该叶片内为焊接钢架构，表面材料为玻璃纤维。转子通过一 速变速箱驱动一常规的 1 200400V 的 司生产的同步发电机，发电机变频运行。转子、变速箱和发电机（ ）由美国的新世界电力公司 (供。 变频交流电先整流成直流电，然后逆变为 50交流电，经升压变压器送入当地电力公司的 11网。整流器 /换流器设备由奥克兰公司 术有限公司设计和制造，该公司对电池充电器和变速驱动器的制造有多年经验。 考虑到扩散体的尺寸，需要一大型稳定的地基防止在大风载荷下和地震时倒伏。设备被安装到一大直径环行轨道上，风力机可以沿它旋转 360 度，轨道上的旋转装置装有迎风控制系统的电动装置（ ）。这种布置提供了稳定的基础。 由于该种风力机可以避开大风且扩散体罩具有保护转子不受大风影响的能力，因而转子设计简单不需要控制叶片节距。这使得该种风力机非常适合在大风地区使用，且维修量很小。 4 设计的优点 扩散体增强型风力机与常规风力机相比有许多优点，包括： 噪音低。常规风力机噪音来自速度最高的转子顶部，并通过叶片传向支柱。在组中，转子被一种高密度材料所覆盖（扩散体），它防止了噪音从转子末端向外辐射，因此没有像用常规 设备时大的支柱产生的噪音。 用地少。就同样的能源输出而言， 组与常规风力机相比需要较少的用地，减少了土地购置和租用费用。 不影响景观。 组很容易地涂上各种颜色，当从远距离观看时能与各种背景相融合，设备蹲坐的外形与起伏的山村很协调。 可衰减阵风。扩散体在增加出力的同时，也作为阻风门，衰减阵风的峰值，因而减少了转子所承受的转距波动和驱动器上的应力。 鸟类撞击少。尽管风力机能涂上不同的颜色降低了视觉影响，但对于飞到附近的鸟类却很醒目，不会出现鸟类撞击快速旋转的风力机叶片的事故 。 基建费用和发电成本低。风力机使用了非常简单的定节距叶片，不需要节距控制制动器或控制系统。这将大幅度降低维修费用，特别是在新西兰的大风地区，并将确保很高的设备可用率。 5 发展前景 转子直径为 7m 的原型风力机将要进行 6 个月的试运行，对控制系统进行仔细调试并验证设计参数。初步测量数据表明，风力机转子风速增强了约 ，这与 间公司研究小组的计算和它们在 型上进行的风洞试验结果相吻合。 司已获得新西兰科学与技术研究基金业务发展部的资助 约350000 美元，用以支付 6 个月试验期的费用。 监视和试验方案的技术支持由工业研究有限公司 (和奥克兰大学咨询小组 (供，另外还邀请了英国国际风能咨询专家 立检验和监督 组的试运行计划。 表 1 给出了 组未来的开发方案。 如果试验方案产生的结果与预期的相吻合，将来扩散体增强型风力机将成为全球风电开发方案的一个主要部分，可广泛用于其它待开发的地区。支持 该技术的投资者虽承受高风险，但它可能获得高的回报。 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 制育秧钵机设计 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 设计一 制育秧钵机 ，要求： （ 1）按规定的尺寸制出育秧钵； （ 2）每小时生产 3000 个左右； （ 3）结构简单，体积小，拖动功率小，维修方便，造价低。 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1. 收集资料、外文资料翻译、开题报告 第 1 周 第 2 周 2. 传动方案的确定 第 3 周 第 4 周 3. 参数确定及设计计算 第 5 周 第 7 周 4. 制育秧钵机 装配图设计及零部件图设计 第 8 周 第 15 周 5. 撰写毕业设计论文 第 16 周 第 17 周 、主 要参考资料： 1 璞良贵，纪名刚主编 第七版 等教育出版社， 2001 2孙桓，陈作模主编 第六版 等教育出版社， 2002 3 成大先主编 北京：化学工业出版社， 2004 4 赵学田主编 北京：冶金工业出版社， 1982 5 2001.7 1 目 录 1 绪 论 . 2 选题的目的和意义 . 2 本课题在国内外的研究状况 . 2 课题研究的内 容及拟采取的技术、方法 . 3 2 育秧钵机的用途和设计要求 . 4 用途 . 4 设计要求 . 4 3 方案确定 . 6 工艺分析 . 6 . 6 . 8 . 9 . 11 . 12 . 13 4 运动设计与动力计算 . 14 电动机的选择 . 14 . 14 . 15 确定各传动机构的传动比 . 15 计算各轴的转速和功率 . 16 5 结构设计 . 18 . 18 . 18 心轮）滑块（滑杆）机构的结构尺寸 . 19 5 4锥齿轮的结构尺寸 . 22 . 26 的结构和尺寸 . 26 的结构设计 . 28 . 29 6 主要零件的强度校核 . 31 轮 5、齿轮 6） . 31 总 结 . 32 毕业心得 . 33 2 参考文献 . 34 致 谢 . 35 1 前 言 选题的目的和意义 育秧钵机 是一种自动生产秧苗钵体的机械设备 。可 用于制作圆柱形带种籽孔的棉花、玉米、瓜果、 花卉以及中草药等 多种蔬菜农作物 育苗用营养钵 。秧苗用钵体培育后 移栽，能保证秧苗质量，达到早育、早熟、早上市、稳产、高产的目的 ， 还可节 省 劳力、种子肥料、农药 。同时， 该设备生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易操作。是现代农业生产必不可少的工具。中国是世界最大的蔬菜生产国，蔬菜产量占世界总产量的 60%左右。我国蔬菜栽植机械的发展较慢，秧苗栽植几乎全部由人工完成，不仅劳动强 度大、生产效率低，而且栽植质量差、生产成本高。显而易见，实现蔬菜农作物栽植机械化已成为农业生产的迫切需要。 选 育秧钵机 作为毕业设计的内容，一方面，可全面的总结大学四年来所学的专业知识，并将本专业各方面的知识的运用结合起来，锻炼了自己的机械综合运用专业素质；另一方面，初步尝试了从事系统的科学研究，通过本次设计，深入认识了一般成型机的设计方法和思路，对毕业以后的工作学习有很大的帮助。此外， 育秧钵机 的设计内容、工作量适合，作为毕业设计的内容是完全符合要求的。 本课题在国内外的研究状况 我国对机械制钵机研究始于 20世纪 70年代，至今已研制了多种型号的制钵机。在“七五”期间，北京引进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、钵体成形、打坑、精密播种及覆土等工艺的机械化。在“八五”期间，经农业部立项，进行了“盘苗设备及配套技术研究”，研制出“精密播种生、产线设备 ”，主要用来制造以蔬菜、甜菜为主的苗钵。“机械化制钵机的研制”课题被国家科委列入“九五”攻关项目，已研制出 2实现制钵过程机械化操作，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。总体来讲，我国制钵机的研制与开发有了较大发展。目前，我国在这方面的研究也很多，并且有越来越多的适 应性更广的机型正在研究中或已研制 出来，将能更好的为国民生产发展作贡献。 3 20世纪初期，欧洲一些国家开始大量种植蔬菜和经济作物，出现了早期的近代秧苗栽植机具。这些机具仍为手动栽植，只是减轻了栽秧者肢体反复屈伸的繁重劳动；到 20世纪 30年代后期，出现了栽植机构或栽秧器代替人工直接栽秧，使送秧入沟过程实现了机械化；自 20世纪 50年代开始，欧洲国家开展作物压缩土钵育苗及移栽的生产技术研究， 研制出多种不同结构型式的半自动移栽机和制钵机；至 20世纪 70年代，前苏联蔬菜栽植机械化水平为 58%，国营农场已达 67%；到 20世纪 80年代，半自动移栽机已在西方国家的农业生产中广泛使用，制钵；育苗和移栽已形成完整的机械作业系统，实现了各种机见配套使用。到目前为止，作物压缩土钵成型、钵上单粒精密播种和相应的自动化移栽设备在技术上基本达到了完善，亦广泛应用于实际生产。欧洲的几个主要国家 (如法国、德国、荷兰、西班牙、丹麦等 )大部分的蔬菜生产和几乎全部的大地花卉生产都采用育苗移栽生产工艺。 课题研究的内容 及拟采取的技术、方法 本课题是对育秧钵机的成型机的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。该设计均采用新国标，运用模块化设计，设计内容包括动力源的选择设计，传动件的设计，执行机构的设计及设备零部件等的设计。 4 2 育秧钵机的用途和设计要求 用途 育秧钵机是一种制作培育秧苗钵体土胚的机器，该机可替代人工自动制作秧钵，具有生产效率高，结构简单，稳 固可靠，容易操作等特点。 育秧钵是 一种培育秧苗用的土胚，它能使秧苗在育秧期有足够的养料及秧苗成长后能方便的移植到田间栽种。育秧钵由配有各种肥料的土壤做成圆柱形状并在上端挖一个凹孔使之成钵状。使用时将种子播在凹孔中，用土覆盖，待秧苗成长后连育秧钵一起移到田间栽种即可。 设计要求 图 图 秧钵 3000 个 /小时。 育秧钵机。 结构简单，体积小，维护方便，成本低，拖动功率小。 810 年， 67 个月检修一次。 5 图 秧钵制钵机 6 3 方案确定 工艺分析 早的手工制秧钵的方法 步骤：（ 1）将肥料和土壤拌均匀，用筛子筛细。 （ 2）将上述土壤放入一个模子，见图 3.1 a 。 （ 3）用一冲头将土壤冲紧，冲头下部有一凸头，见图 3.1 b 。 （ 4）再 将模子托起，育秧钵被冲出，见图 3.1 c 。 a) b) c) 图 工制作育秧钵 由手工制造方法可知，制造钵体需要三个工艺流程，即填料冲压成型冲出成品进入下一个循环。 2. 老式制钵机 这种制作方法很像制作蜂窝煤，如图 示。它的动作过程是这样的：电动机 经带传动、齿轮传动将动力和运动传给齿轮 7。齿 轮 7一方面通过偏心销使运动经由连杆 8传动滑动支架作上下移动，另方面齿轮 7又由一对锥齿轮将运动传到端面凸轮离合器 11（它和轴用导向键联接，不仅能随陬转动，而且还能在轴上移动）。若端面凸轮在旁边固定着的从动滚子 10的强制下，向上抬起并压缩弹簧，离合器 11就处在脱开状态，在其下面的齿轮 9（和轴空套）就不会转动。当端面凸轮继续转到凸轮凹面与从动滚子 10 接触时，端面凸轮就会在弹簧力的作用下向下推移。是离合器啮合，运动就经过齿轮 9带动转盘转动。当转到一定位置时，凸轮会再次转到凸轮面与滑轮接触，此时凸轮又会在滑轮的强制下 使离合器再次脱开，齿轮 9 就会停止转动。这一过程恰好转盘转过 60，而被定位销 20 销住，也就是在转盘停顿的时间里，滑 7 动支架正好带着固定在它上面的压紧冲头和冲出冲头在模孔中作一次上下往复运动，以完成压紧和冲出一只育秧钵的过程。 这种制钵机有如下的缺点： （ 1） 结构复杂、零件较多； （ 2） 容易损坏、不易维修； （ 3） 造价较高。 在设计新的制钵机时有下面几点值得改进： （ 1） 育秧钵机的压制压力较小，用手制造时估计冲击压力约为 100 公斤左右，故压紧机构可以设计得简单一些； （ 2） 老式制钵机的转盘是间歇运动，是靠端面凸轮离合器实现的。凸轮没转动60就停顿一次，机构比较复杂，凸轮不易制作，且容易失效，造价也高。如果有办法在转盘转动的同时进行压紧和冲出动作，就可以取消定位装置和端面凸轮离合器专职，这样，动作和机构都比较简单、也不容易失效； （ 3） 搅拌叉 19 可以直接装在齿轮 9的轴上、省掉一对锥齿轮； （ 4） 用转盘的方法将模孔转位，此方法比较见大，应该保留； （ 5） 传动机构比较简单，如有可能当然还可以设计得更简单一些。 这样，在参考老式制钵机的基础上加以改进，就形成 了一个新的设计方法， 8 图 式育秧机 动机构 在 确定上述方案之后就可以进行机构设计，整个机器由以下机构组成： 工作机构要求完成： （ 1） 将没有搅拌均匀的配有肥料的土壤再次搅拌均匀，然后拨入模孔直至充满再次将多余的土壤刮掉； （ 2） 模孔中松散的土壤经第一道工位压紧后，再经第二道工位压紧成型的育秧钵从模孔中冲出； （ 3） 将没有经过压紧和冲出过程的模孔移到压紧和冲出冲头下面，进行压紧个冲出。 针对工作机构的要求 ，并参考老式制钵机的工作机构，改进后的新方案有如下的一些特点： 1) 搅拌的结构不变； 9 2) 模孔转盘的结构不变，只是将间歇转动改变为连续转动，取消了端面凸轮离合器，简化了机构； 3) 因为转盘转动是连续的，无停顿时间，所以要求冲头在压紧和冲出过程中，也要跟随转盘一起转动。而在回程中当脱离转盘后，又要回到原来的位置，进行下一次压紧和冲出动作。为此，就设想出图 中两个冲头固定在冲头座上，而冲头座空套在轴上，由偏心轮经过来年感带动来年感个冲头一起上下运动，完成压紧和冲出动作。当冲头进入模孔后 ，就随转盘一起转动。而当冲头腿粗原来的位置和准确的进入模孔时，由于扭力弹簧的作用，冲头就回到原来的位置。为了使冲头准确地回到原来的位置和准确地进入模孔，必须设计定位了调整装置。调整螺钉固定在轴上，用调整螺钉调整冲头的平面位置，以使冲头准确地进入模孔。 图 盘冲头机构 各运动机构的要求 料、刮除余料 10 为了能更好的使各种原料混合均匀，土壤原料可在送入搅拌器前人工进行加工均匀混合，将土壤在搅拌箱内充分搅拌均匀，然后靠搅拌器推动及自身的重 力和流动性填入模孔后刮平。搅拌器以旋转的方式运动，以实现连续循环工作。 为了实现指定的生产，要求转盘上的模数孔不得少于 4个，即待料模孔、填料模孔、成型模孔、冲出模孔。模孔制作在转盘上，一起作回转运动，在各个传动件的协调动作下，使其具有一定的速度和位移，完成钵体的制作工艺。 图 作育秧钵的工艺流程图 为了提高生产率和简化结构，将成型和冲出分两个冲头同时实现，冲头作上下直线往复运动，由于成型和冲出要求的行程不同，故两冲头的长度有差别，其 尺寸长度与钵体和转盘的尺寸有关。由于两冲头的运动规律相同，可用同一个机构来带动，因行程较长，这里选用曲柄滑块机构来带动两冲头动作。 为了使该机实现规定的动作，要求各机构（包括传动机构、执行机构和其它辅助机构）必须满足一定的关系，不能发生干涉。因该机的转盘是连续旋转的，所以要求冲头在冲压和冲出过程中能与转盘一起转动，而在冲压或冲出完成后，能立即回到初始位置，继续下一个循环动作。同时，冲头在冲压前（即空行程结束时）要能与转盘的模孔很好的配合上，这就要求带动冲头的曲柄滑块机构和带动转盘 的转位机构的 速比一定和满足一定的传动精度。 为了实现已经拟定的生产率，考虑到原动机（这里用电动机）的转速过高的问题，需用减速装置将原动机的速度降到所需的速度。在各种的传动系统中，齿轮传动以其传动效率精度高，结构紧凑，传动平稳，寿命长的优点而得到广泛的应用，所以这里 11 主要选用齿轮作各执行机构的传动装置。 定机器的工作原理图和运动循环图 该机的动力由电动机经减速装置减速后，分两条传动路线传动到执行机 图 秧钵工作原理图 构，一路经齿轮机构、曲柄连 杆机构传到滑杆，滑杆带动冲头作上下的直线往复运动；另一路通过其它齿轮传动，将动力提供给转盘和搅拌器，使其实现物料的搅拌和模孔转盘的转位动作。 由于冲头每作一次循环运动，转盘转动 60，这里按转盘每转动 60（偏心轮转动 360）为一周期进行绘制循环图。冲头的行程位移公式（以冲头运动到最低点为位置零点）为： （ 3 其中 e 为偏心轮的半径； 为偏心轮的转角 ； 1s 连杆长度； 2s 导杆的长度 。 画出冲头的运动循环图如下： 12 图 秧钵机直线型运动循环图 案确定 本次设计由老式制钵机改进得来，通过对老式制钵机的结构功能分析，并针对各个机构分别进行讨论，得出新的制钵机方案。其老式制钵机的结构简图如下： 13 图 式制钵机的工作原理图 孔转盘方案的讨论 特点：直接用齿轮传递功率和动力，转盘工作过程中不停歇。 实现简单、可靠，没有冲击、振动，运动平稳。但对冲头工作中的定位和运动精度的要求相对较高。 歇式） 对本机来说，由于其结构相对简单，冲击不是很大，精度要求一般，因此可选用比较常用的槽轮机构做本机的间歇式运动机构。 特点：转位迅速，效率高，对冲头的控制相对简单，机构零部件较多，加工制造有一定的困难，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生有限的二次冲击。 鉴于以上两种方案各有其特点，并针对，本次设计要求，该机采用连续式运动转盘机构。 14 4 运动设计与动力计算 电动机的选择 动机 的功率确定 电动机的功率由该设备所消耗的功率决定。该设备消耗的功率主要有： 冲头工作时平均所受的压力取 100经验选取），冲头总行程为 160上下一次总位移为 320每小时往复 4000 次，所消耗功率按下式计算 P =F v =3600（ 4 式中 F 冲头在行程中所受的平均压力，单位 N； S 冲头每次行程的位移量，单位 m ； n 冲头每小时的行程次数，单位 次 /小时。 因此 冲P=F v =3600=100 转盘克服的摩擦力有：（ 1）底板（土钵挡 板）与转盘的摩擦； （ 2）搅拌箱的搅拌器与转盘的摩擦； （ 3）土壤与转盘的摩擦。 其消耗的功率大约为：盘P=类比法，参考文献 5） 由于搅拌器的转速不高，估计推动 1 立方米的土料需要 1 吨的力。 搅拌器的体积为： V = 2 = m 推动的土料需要的平均力： F = =耗功率： P =F v =F r = 搅P=的工作功率： 总P=冲P+盘P+搅P=15 总的机械效率选： 总=电动机的功率为： 电P=总总P= 选择电动机 由于该机为农用机械，主要是针对农村和农场设计的，一般的农村用电电压为220V，又异步电动机比直流电动机使用方便，价格低廉，因此该机采用单相电容启动异步电动机作动力源。电动机型号为 特性参数见下表。 表 4动机的特性参数 电压 / V 功率/速/r 效率（ %） 功率因数 额定转矩堵转转矩 额定转矩最大转矩 堵转电流 /A 220 500 73 7 采用 安装，其安装尺寸见下表。 表 4动机的安装尺寸 系列 机座号 安装尺寸 A B C D E F G H K 列 100L 160 140 63 28 60 8 24 100 12 外型尺寸见下表 表 4动机的外型尺寸 外型尺寸（不大于） C H L 205 220 130 260 430 确定各传动机构的传动比 该机的传动机构传动路线组成：电动机的动力经带轮传给单级开式齿轮减速器，然后分两路传动，一路由锥齿轮传给转盘和搅拌器，另一路由偏心轮带动滑杆和冲头作上下的往复运动。 考虑到生产率的要求和工作机构的配合，各传动机构的传动比应满足下列关系： 16 转盘n=60转盘的模孔数 每小时生产定额（ 4 =齿i= /分 根据设计工艺，转盘每转一圈，要求冲头作 6 次上下往复运动，则偏心轮的转速为： 偏n=转盘n 6=6= /分 主传动路线要求将电动机的转速经带传动带i，直齿圆柱齿轮传动齿总的传动比主 主i=带i齿i=偏电于带传动的传动比不宜太大，一般 510，故可分配传动比带i=4，直齿i= 要求偏心轮转 6 圈时转盘旋转一圈，因此就要求两锥齿轮的传动比锥齿，即： 内i=转盘偏 锥齿i 转盘齿i =6 为了保证转盘和搅拌器的尺寸和搅拌器的速度，并简化机构，选两直齿锥齿轮的传动比锥齿i=1，则小齿轮 5 和直齿圆柱齿轮的传动比转盘齿i=6。所以小齿轮 5 的转速、搅拌器的转速和偏心轮的转速三者相同。 计算各轴的转速和功率 根据传动比及功率计算方法，可按公式 2n =p = 1p 计算。 已知电动机 电 p=电n=1500r/带 i=4， 2i =i=1， 4i =6，选 17 带= 参考文献 11（第四卷）表 4 齿= 参考文献 11（第四卷）表 1 滚= 参考文献 11 偏心轮=类比法，参考文献 5 轴 n=带电1500=375 r/轴 n=直齿r/轴 n=锥齿r/由前面的计算可知，转盘所需功率转盘P=0.2 以有 轴 P=滚齿转盘 P +滚搅拌P = + 轴 P=滚齿 P+滚偏心冲 P = + =轴 P=滚齿 P=18 5 结构设计 转盘上有六个均匀分布的模孔，根据育秧机的规格，现确定模孔的高度 H=120 毫米，孔径 d=60 毫米，转盘的材料为铸铁 于强度较低，孔与外圆之间的壁厚不宜太薄，取为 10 毫米，孔与孔之间的壁厚为 15 毫米，从而可以设计转盘的结构尺寸。如图 5过计算转盘外圆直径应为 230 毫米。 齿轮与转盘可做成一体，材料都是 于强度较容易磨损，故模数可选择大一些，现定为 m=4 毫米，这样就可以保持一定的寿命。与其配合的小齿轮 ，故可以用 35 号钢调质处理。 根据 64i ,若取小齿轮数 1086 z，从而可以算出它们的几何尺寸（见图 7） 小齿轮分度圆直径 毫米；7218455 毫米；432108466 毫米；）（）（顶 802184255 毫米；）（）（顶 44021084266 径 毫米；）（）（顶 毫米；）（）（顶 4 2 轮是铸造齿轮，又是开式传动方式，取齿宽系数 85m，则齿宽毫米32204)85( mB m ，取 B=30 毫米； 中心距 毫米252)10818(421)(21 65 米顶 1605 d，应做成实心结构，其孔径由与其相配的轴的结构尺寸决定；大齿轮 毫米顶 5006 d，应做成辐板式结构。由于它和转盘做成一体，六个模孔正好可作为齿轮辐板上的孔，中间的孔径由滑杆的直径决定。 在决定齿轮尺寸时，还要考虑搅拌箱的结构。由图可以看大哦，如果两齿轮中心距 必就会缩小搅拌箱的直径。上面决定的 a=252毫米对搅拌箱来说上合适的。结构尺寸如图： 19 图 盘齿轮 柄（偏心轮）滑块（滑杆）机构的结构尺寸 见图 处偏心轮的偏心距即相当于曲柄长度 a，滑杆即相当于滑块，画成简图，如图 是属于对心曲柄滑块机构。 （ 1） 偏心距的确定 见图 滑杆上下往复移动的行程 S，要等于模孔的高度和冲头在模孔外的一段距离之和，即 S=100+60=160 毫米。参考平面连杆机构部分， S=2a，见图 到： 毫米8021602 （ 2） 具体结构 （见图 20 图 图 偏心轮用平键，止退垫圈，圆螺母固定在轴上，凡是用此种方法固定的，都要求轴颈长度比轮毂孔长度短 毫米21 。为了 使螺母不与连杆相碰，将偏心轮设计成凹坑，将螺母置于凹坑中，凹坑直径可比止退垫圈直径大 毫米21 。偏心轮不宜做的 21 太厚，可在 毫米2520 之间。为了增加与轴的配合部分长度，还必须设计一凸缘。偏心轮外圆与偏心销孔之间的壁厚考虑为 15 毫米左右，因此可以算出偏心轮的外圆直径为 210毫米。偏心轮的结构与尺寸见图 图 图 柄连杆机构 22 （ 3）决定连杆的长度和尺寸 曲柄滑块机构存在的条件是：曲柄的长度 b,见图 。在设计时，一般取最小的传动角 小 适当的选的偏大一些，为此，将 小 选为70度。则连杆的长度为： 毫米小24070c 0c （ 4）偏心销的装配 连杆与偏心销的装配其摩擦部分用铜套。铜套的厚度根据经验一般取d) ，铜套的长度 )( ， 5毫米，则 d）（取 毫米3 ； 5372525511 ）（L 取 L=30毫米。 在决定铜套内径的公差时，要特别注意当铜套压入连杆孔时铜套内径的缩量约为铜套外径过盈量的 里指的是薄壁铜套），因此在确定铜套尺寸时，要适当加大铜套的内径与轴配合的间隙，其加大量由计算得 到，见图 图 壁铜套压入前后的间隙变化 5 4 锥齿轮的结构尺寸 在决定锥齿轮的尺寸之前，先要确定以下一些条件： （ 1） 该齿轮速比 ,13 轮的齿数相等，43 ，初步选定为 20，即43 =20； 23 （ 2） 该齿轮的受力较大，故材料选用铸钢 （ 3） 该齿轮的传动功率是第 轴的功率， 千瓦轴 根据上列一些条件就可以求 锥齿轮的模数，其求法如下： 1） 求锥齿轮的当量齿数 z 式中 Z=20 1202043 则 45 2） 代入上式得 z 3） 根据 z 求齿形系数 Y 4） 查表可得齿形系数 Y= 5） 根据齿轮材料求 弯 6） 查表查的铸钢单向工作时的 弯 =毫米 2 ，因为是开式传动，所以将 弯降低 2000 使用，得 ；毫米公斤弯 200 /01( 7） 求 Y 弯 值 8） 得 Y ；弯 9） 求齿宽系数 一般选取 为锥距），则：（ 1 m 24 由上述一些条件查得 平m = 求锥齿轮大端模数 m 毫米）（）（平 实际选用 m=6。 确定了锥齿轮的模数，齿数， 就可以根据计算几何尺寸，计算方法如下； 分度圆锥角 45,143 毫米顶 6 齿根高 跟h = 6=米 齿高 h=顶h + 跟h =6+米 分度圆直径 d= 20=120毫米 齿顶直径 )c o 5co )co 20s 齿宽 毫米，取 齿顶角 340 70 顶顶顶 1540 84 顶根根 5 齿顶圆锥角 3493445 顶顶 齿根圆锥角 94015445 根根 图 锥齿孔的直径由与其配合的轴径决定，现取为 顶d =40毫米，则孔径也是 40毫米； 轮毂直径 毫米轴毂 图 26 齿圆柱齿轮的结构和尺寸 一般来说，转速高，转矩就小，模数也就可以小一些。齿轮 5，齿轮 6转速低，并已选定模数 m=4，这里的齿轮 1，齿轮 2转速较高，模数相应的就该小一些，现在确定为 m=,确定齿数 7,则 7计和计算方法和转盘齿轮一样，这里不在重复。大齿轮 2的结构如图 图 轮的结构和尺寸 已知带所传递的名义功率 据“七，带传动”部分表 7 由表 7取工作情况系数 ，则计算功率 根据 电 =1410转 /分，由图 7型胶带，但考虑到农村使用情况，工作条件较差，日晒雨淋，胶带容易失效，故选用 参考表 7取小带轮直 00毫米：大带轮直径 d2=算 秒米 /1 25米 /秒，故合用； 27 初定中心距 公式 7 d1+(d1+00+400)(100+400) 350000,取 00毫米 ; 三角胶带的计算长度（见公式 7为： 毫米计 400100()400100()(22 202122100 a 从表 7带相近的计算长度 2033 毫米，其内周长 2000毫米； 实际中心距 毫米计计 0 验算小带轮包角 公式 7 故合用；000001201 a （ 8）计算三角胶带根数 Z。由表 7 v=秒、 00毫米时，单根胶带所能传递的功率 千瓦，当 表 7表 7带长 = ，带长包角计 Z 取 Z=2根。 大带轮的材料均选用 结构型式，当 18毫米， 00毫米时，查得小带轮为实心轮；当 30毫米， 00毫米时，大带轮在四椭圆轮辐附近，故采用四椭圆轮辐结构。 带轮的轮槽尺寸。 带传动和大带轮的结构尺寸见图 28 图 速器机构带传动示意图 图 构尺寸图 的结构设计 现以该机的 图 18可以看出，此轴上装有一个正齿轮、一个圆锥齿轮和一个偏心轮 ,即承受转矩，又承受弯矩，属于转轴。设计时除了考虑强度外，还有一定的刚度。从受力的情况判断，安装轴劲部分是危险断面，可以利用 29 第 221页所介绍的方法，求出他的最小直径： ,3 厘米 式中 的材料为 45#钢，调质处理，由表 13=12； 面已计算 面已经计算 分。 代入上式则得 轴d 厘米 = 考虑轴的键槽会削弱轴的强度，故轴径适当加大，选用标准直径 d=35 毫米。 有了轴的最小直径，就可以根据轴上零件的装拆和加工等因素，进行具体的结构设计。如齿轮、偏心轴像定位的轴肩直径不能太小，故加 了我套筒 助轴向承压。如果不加轴套而加大轴肩直径，势必引起轴 的其他部位直径一起加大，从强度上来说这是不必要的。在者齿轮、偏心轮的的轴端固定形式，采用圆螺母和止退镙圈比较合适。整个轴的装配结构，如图 18 所示。 在绘制好总体结构图、主要零部件结构图的前提下，就可以进行总装配的绘制工作。为了急于求成，有的人不画总转配图和零件图，并急于投产。其结果往往是各部件装不上去，或是装上去运动不协调、造成很大的浪费和不必要的返工。设计者的一般经验，都是先画好总装配图，然后才画部件图和拆绘零件图。 在绘制总装配图时，要尽量的采用通用件和标准间，这是衡量一台及其 是否优越的重要标准之一。另外，还要结合本单位的实际，立足于自力更生。例如，设计中需要的孔径为 32 毫米，而本厂之有 30 毫米的绞刀，这时就应该考虑是否可能将 32的改为 30 ，以便于加工。 总装配图如图 示。至于绘制的方法和步骤，可参考切管机的图例，这就不在重复。 30 图 31 6 主要零件的强度校核 轮 5、齿轮 6） 知 分、转千瓦、 齿轮 转盘 /654 小齿轮 5的材料为 35 号钢、调质、大齿轮 6 的材料为铸铁 宽 B=30毫米，取截荷系数 K=根据介绍的方法进行
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