毕业设计（论文）-营养钵自动分装机设计

PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII题目： 营养钵自动分装机

营养钵自动分装机的设计关键词：营养钵 机械化 装土 分钵全套图纸加V信153893706或扣3346389411ThedesignoftheautomaticdividingandloadingmachinefornutritionbowlABSTRACT:ofthetheofThedidnottheaofthetheofatoanAtintheoftheofistolowofsoitistoaofofthesubisoneistheofthetwoisthesubistheisthetheofthesubtheofsubtheintheofAtthetheofthesubtheofaoftothesomyKeyWords：Nutrition目 录摘： IABSTRACT II绪论 1选目的意义 1国外研现状 1国发展况 1国发展况 1本研究容 2营钵自分装的总设计 3营钵的择 3营钵分机构设计 3营钵装机构设计 4转机构设计 5营钵自分装整体计 7传部件设计算 9营钵自分装转盘分部同步参数设计算 9转部分一级柱齿减速的设计 12传方案设计 12营钵自分装驱动机的择 13高级齿传动计 14轴结构计 164.其零部的校设计 19滚轴承选择校核算 19键接的择及核计算 225.总结 23参文献 24致 谢 26PAGEPAGE9选题目的与意义

1.绪论中华上下五千年，大多以小农经济为主，自给自足[1]，工业革命之后，分由于我国自古以来人口密度大，相应的蔬菜以及水果的供应量也随之提升，应季蔬菜水果已经不能完全满足人民的需求，因此大棚蔬菜得到了广泛的普及，国内外研究现状国内发展概况2ZBJ-50国外发展概况上世纪初，欧洲各国就已经开始大量集中种植各种蔬菜和水果，且随着第一次工业革命的发展，各种用于蔬菜和经济作物的机械化设备也逐渐开始研发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2030205020702080(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[16-18]。本文研究内容本次毕业设计是针对目前在温室和大棚内主要利用人工对营养钵进行营养建立营养软钵自动装土机的整机模型，并进行优化设计。2.营养钵自动分装机的总体设计营养钵的选择图2-1营养钵120mm195mm

图2-2营养钵堆叠图2-3营养钵分钵机构的设计营养钵装土机构的设计图2-4分土料盆的设计2-3分土料盆中可以看出底部的门通过横板上的驱动电机带动同步带，转盘机构的设计图2-5凸轮分割器结构图2-6凸轮分割器外形因此凸轮分割器的输入部分需要连接一个电机和减速器对其输入一组额定图2-7转盘部分结构图营养钵自动分装机整体设计通过上面的对各个部件的描述，再将各个部件通过机架连接成一整个机器，得到了具有自动分钵和装土功能的营养钵自动分装机，其整体的外形结构如下图所示。图2-8营养钵自动分装机3.传动部件的设计计算营养钵自动分装机转盘部分部分同步带参数的设计计算项项目单位公式数据说明计算结果设计功率PdKWPd=KAPKA——工况系数，P的功率，2.016带型节距pbmmmpbn1殊节距制n1稳，提高带的柔性以及增加啮合齿数，节距应尽值；对模数制的m也应尽可能选取较小值，特别是在高速时pb=5.08mm大带轮齿数z1z1≥zminzmin查机械设计手册选取带速v和安装尺寸允许时，z1尽可能选用较大值z1=40小带轮节圆直径d1mm周节制、特殊节距制及圆弧齿d=bll 兀周节制查机械设计手册选取圆弧齿查机械设计手册选取d1=65mm带速vm/sv=兀dlnl::;v6txlttt ゼx若v过大，z1或选pbm5传动比ii=nl::;ltn2n2本例中选取传动比为11PAGEPAGE23小带轮节圆直径d2mm周节制、特殊节距制及圆弧齿d=bzll 兀周节制查机械设计手册选取圆弧齿查机械设计手册选取d2=65mm初定中心距a0mm0.7(d1+d2)＜a0＜2(d1+d2)可根据结构要求定280初定带的节线长度L0p及其齿数zbmm周节制、模数制、特殊节距制、圆弧齿根据GB/T11616-1989查询，选取接近的Lp值及其齿数zbL0p=634zb=125Lp=635小带轮啮合齿数zm周节制、特殊节距制及圆弧齿z=e⺁l-blz-zm 2 2兀2ゼ2 l对MXL、XXLXL型或zm≥zmmin=6，T2.5T5对于圆弧齿3M、5M对于特殊节距制首先根据机械设计手册查出zm曲线若 zm ＜zmmin时，采用较小的pb(或m)zm=20基准额定功率P0(模数制无此项计KW周节制Tゼ-mv2vPt= ltttn1、和z1查机械设计手册选取Ta为bs0mTa=2100.5m=0.448P0=10算)为bs0的单位长度的质量，kg/m，查机械设计手册选取带宽bsmm周节制uidbs�bst KzPtbs0——选定查机械设计手册选取Kz轮啮合齿数系数b76.2z1b50.8模数制b� Pd t3sz①-cvゼ特殊节距b�s Fa“模数制聚氨酯同步带(抗拉层为钢丝绳)的许用拉力和质量”Fcmb——带的单位宽度、单位KL——圆弧齿带长系数，查机械设计手册选取一般bs＜d1圆弧齿uid bs�bst KLKzPt剪切应力验算τ模数制计算用)N/ T=mm2 d t3≤TPuisvmτP无压强验算P(模数制计算用)N/ P=mm2 d t3pPu6svmpPN/mm2，查机械设计手册选取无作用在轴上的力FrN周节制、模数制、特殊节距制：F=Pdt3r v圆弧齿PdFr=KFv5tt当KA≥1.3时F=KPdl55r FvKF——矢量相加修正系数，查机械设计手册选取KF=1Fr=403.2转盘部分的一级圆柱齿轮减速器的设计Ped2.1KW。传动方案的设计从这种凸轮分割器对电机的输入要求转速为5-800RPM，由工作的转盘反推出凸轮分割器的输入转速，从而选取凸轮分割器的输入转速nω,，根据上表中的数据，选择凸轮分割器的输入转速为260RPM。营养钵自动分装机驱动电机的选择1）营养钵自动分装机电动机类型和结构型式系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）营养钵自动分装机电动机容量Pw为ed2.1Ped2.2kw。3）营养钵自动分装机电动机的转速i2=3~6案电动机型号额定功）（r/min）电动机质 量满（kg）同步载Y100L1-42.21500142034Y112M-62.2100094045从上表中列出的两个营养钵自动分装机方案中选取一个结构更为紧凑的方案，即方案2即可（传动比较小，传动装置结构尺寸较小，整体结构更紧凑）4）营养钵自动分装机电动机的技术数据和外形、安装尺寸Y112M-63.计算传营养钵自动分装机动装置传动比和分配各级传动比1）营养钵自动分装机传动装置传动比i=nm=960=3.69260所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。1）营养钵自动分装机减速器各轴转速0I轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为n0=nm=960r/minnI=n0/i1=960/3.69≈260高速级齿轮传动设计营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器选择材料、精度及参数：45钢，调质，HB124045钢，正火，HB2190m=2营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器大齿轮齿数z2=55，小齿轮齿数z1=15u=z2/z1=55/15=3.678级（GB10095-88）营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿宽系数Ψd:根据机械设计手册的内容查阅可知Ψd=0.83（推荐取值：0.8~1.4）d1=mz1=30mmd2=mz2=110mma=200ha=m=2mmhf=1.25m≈2.5mmh=(ha+hf)=4.5mma=m(z1+z2)/2=70mm计算营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮上的作用力设高速轴为1，低速轴为2Er1-2Er1-2)2T1KbKVu?1d3y1 dusH=

=ZH

ZEZe

?H]2cos2bsin2an2cos2bsin2anZH= Ep(1-m2)ZE—Ep(1-m2)ZE=

。当两轮皆为钢制齿轮查阅机械设计手册可知（μ=0.3Nmm2E1=E2=2.10x10N/mm2）时，查阅机械设计手册可知ZE=271 Nmm21KeeaZε—1KeeaZe= 。查阅机械设计手册可知对于直齿轮，Zε=1。.Kβ——营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮载荷集中系数，bβK=Fumax查阅机械设计手册可知，kbβ

=1.08FuKv——H计算得σ=465.00N·mm-2HH

]=sHlimbKSHHLlimbNHO的齿limb=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。HLSH——营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮安全系数。对于正火、调质、整体淬火的齿轮，去SH=1.1；NHO6NHNHO6NHKHL=式中NHO：营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮循环基数，查阅机械设计手册可知，HO H HN=1.5x107；N：，N=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；HO H H取KHL=1.06H]=529.04N·mm-2σ=465.00N·mm-2≤]=529.04N·mm-2H H因此营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮接触强度足够sF=Y

FtFbm

KPKV

=YF

2T1KbKVd2ym

?F]1 dB——营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮齿宽；F]——营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮许用弯曲应力；S]=limbK KSF FL FCFNFO6NFV查阅机械设计手册可知sFlimb=1.8x240=432N·mm-2，SF=1.8，KFC=1，单面取1NFO6NFVKFL=（寿命系数）营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮循环基数NFO取4x106,循环次数NFV=60nt=60x376x60x8=1.08288x107KFL=0.847≈1YF——营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮齿形系数。查阅机械设计手册可知，YF=3.73计算得F]=240N·mm-2σF=113.45N·mm-2σF≤F]因此营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器齿轮弯曲强度足够轴的结构设计营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的材料：初步选用45号钢估算营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的直径，查阅机械设计手册可知强度条件：t=TWp

9.55?106P= n0.2d3

?[t]

Mpa当营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器的轴上有键槽：放大：3~5%一个键槽；7~10%二个键槽。并且取标准数值营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的最小直径：9.55?109.55?106P/n30.2[tT]计算得

=C?

3n3nP营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器轴d1min≈14.5mm营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器轴d2min≈22.5mm初选营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴d1=15mm，d2=24mm营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的校核计算查阅机械设计手册，对于查阅机械设计手册高速轴校核：营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器圆周力：Ft1=2T1/d=2200NFt2=2T/d=2058.3N营养钵自动分装机一级圆柱直齿轮减速器径向力：Fr1=F1t·tana=800.7NFr2=F2t·tana=749.2N一级圆柱直齿轮减速器轴向力为几乎为零营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。FrA·

=FrLa+Lb

=749.2?(28.5+67.5)=1065.5N67.5FrB

=FrLb

=749.2?28.5?316.3N67.5校核FrA=Fr+FrB1065.5N=（749.2+316.3）N类似方法求水平面内支点反力：营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴上的载荷可近似地由下式确定：FrLcLaF=FnFrLcLaz 0 2F0——同步带初始拉力（N）0F=500(2.5-1)Pd+qv20Ka zvPd——计算功率Pd=2.079Kw;ν=6.2m·s-1（为带速）q——同步带单位长度质量q=0.10（kg·m-1）查阅机械设计手册计算得F0=144.7Fz=570NF lcFtB=

Z?2+(Lb+lc)+LaL

=570?33.5+570?(67.5+67)+2058.3?28.5134.5

?1148N（lc=Lc=67中轴到轴承距离）FtA

=2Fz-FtB-Ft

=2?570-1148-2058.3=2066.3N,M⊥A=Fr·La=21352.2N·mmM⊥B=0同理求得：M=A=Ft·La=58662.4N·mmM=B=Fz·Lc=38190N·mmM2^AM2M2^AM2=AM2^BM2M2^BM2=B

?62427.5N·mm21352.22+58662.42021352.22+58662.4202+381902T=52800N·mm，选用营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴的材料45轮减速器轴的强度极限s=600Nmm-210-3s]=55N·mm-2，0b

B]=95N·mm-2故可求出a=b]=55=0.58

-1b0b]95M2+(aT)2AM2+(aT)2A62427.52+(0.58?52800)2

=69534.3N·mm在营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器结构设计中定出的该处轴直径dA=15mm,故强度足够。同理对营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器高速轴的校核中：d=24mm,在营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器结构设计中定出的该处直径d=24mm,故强度足够。4.其余零部件的校核设计滚动轴承的选择及校核计算根据营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器，初选滚动轴承，其参数如下所示轴承类型Fa/C0re单列轴承双列轴承（或成对安装单列轴承）Fa/Fr≤eFa/Fr>轴承类型Fa/C0re单列轴承双列轴承（或成对安装单列轴承）Fa/Fr≤eFa/Fr>eFa/Fr≤eFa/Fr>eXYXYYXY深沟球轴承0.0140.0280.0560.0840.110.170.280.420.560.190.220.260.280.300.540.380.420.44100.562.301.991.711.551.451.311.151.041.0000.561.45—1.5tanα00.40.4cotα0.45cotα0.670.67coα角接触球轴承500.0150.0290.0580.0870.120.170.290.440.580.380.400.430.460.470.500.550.560.5600.441.471.401.301.231.191.121.021.001.001.651.571.461.381.341.261.141.121.120.722.392.382.112.001.931.821.661.631.6350—0.6800.410.870.920.671.4140—1.1400.350.570.550.570.93—1.5tanα0.42cotα0.650.65cotα—1.5tanα0.45cotα0.670.67cotαPAGEPAGE29α=3501.5tanα0.950.660.61.07———营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴承的当量动载荷P的计算方法如下：当营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴承同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承P=fP(XFr+YFa)当营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴承受纯径向载荷Fr的轴承（如N、NA类轴承）P=fPFr（5类、8）P=fPFa式中：X——营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器径向动载荷系数，具体数值查询机械设计手册；Y——营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器轴向动载荷系数，具体数值查询机械设计手册；fP营养钵自动分装机一级圆柱齿轮减速器冲击载荷系数，具体数值查询机械设计手册。高速轴轴承6204：计算步骤及内容计算结果根据结构尺寸选取轴承62041.由机械设计手册查出Cr、C0r值(GB/T276-1994)轴承内径d=20(mm)轴承外径D=47(mm)轴承宽度B=14(mm)基本额定动载荷C=12800(N)基本额定静载荷Co=6650(N)极限转速=18000(r/min)径向力Fr=749.2(N)轴向力Fa=0(N)2.设计参数轴颈直径d1=20(mm)转速 n=960(r/min)要求寿命Lh'=5000(h)温度系数ft=1当量动载荷的计算轴承寿命16670?C16670?C?3= n ?P?=1460?P?? ? ? ?修正后寿命L =aaaL(C/P)ena 12310修正可靠度a1=1.0材料修正系数a2=1.0运转修正系数a3=1.0接触角a=0(度)负荷系数fp=1.2判断系数e=0.16径向载荷系数X=1轴向载荷系数Y=0当量动载荷 P=899.04(N)轴承所需基本额定动载荷 C'=5937.129(N)计算寿命Lh=50104(h)L10h=2886(h)L =2886?106na验算结果：故轴承的寿命完全符合要求低速轴轴承6206的校核计算计算步骤及内容计算结果根据结构尺寸选取轴承62061.由机械设计手册查出Cr、C0r值(GB/T276-1994)轴承内径d=30(mm)轴承外径D=62(mm)轴承宽度B=16(mm)基本额定动载荷C=19500(N)基本额定静载荷Co=11500(N)极限转速(油)=13000(r/min)径向力Fr=800.7(N)轴向力Fa=0(N)2.设计参数轴颈直径d1=20(mm)转速 n=260(r/min)要求寿命Lh'=5000(h)温度系数ft=1接触角a=0(度)负荷系数fp=1.2当量动载荷的计算轴承寿命16670?C16670?C?3= n ?P?=1460?P?? ? ? ?修正后寿命L =aaaL(C/P)ena 12310修正可靠度a1=1.0材料修正系数a2=1.0运转修正系数a3=1.0判断系数e=0.16X=1Y=0当量动载荷 P=960.84(N)轴承所需基本额定动载荷 C'=4105.341(N)计算寿命Lh=535829(h)L10h=8359(h)L =8359?106na验算结果：故轴承的寿命完全符合要求键联接的选择及校核计算1．根据轴径的尺寸，由《机械设计基础课程设计》表14-1低速轴与同步带轮联接的键为：键C6X30GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键C10X32GB1096-79轴与联轴器的键为：键C6X50GB1096-792．键的强度校核齿轮与轴上的键：键C10×32GB1096-79b×h=10×6,L=32,则Ls=L-b=20mm圆周力：Fr=2TII/d=2×197600/40=9880N挤压强度：sp

=2Frh?Ls

=123.5<125~150MPa=[σp]因此挤压强度足够剪切强度：t=2Frb?Ls因此剪切强度足够

=82.3<120MPa=[t]C6X30GB1096-79C6X50GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。5.总结参考文献[1][J].2009,31(1):134-136.[2]陈宏. 可编程控制器(PLC)的选型[J]. 化工进展,2003,22(12):1354-1356.[3]崔永汉.2BZ型制钵机的设计与运动分析[J].延边大学农学学报,2005,27(3):217-220.[4]单杨.中国柑橘工业的现状、发展趋势与对策[J].中国食品学报,2008,8(1):1-8.[5]丁伟平.柑桔育苗的5个新动向[J].农技服务,2003,(10):58.[6]杜华兵,杜婧.容器育苗发展现状及趋势[J].山东林业科技,2014,44(2):116-119.[7]洪添胜,杨洲,宋淑然,等.柑橘生产机械化研究[J].农业机械学报,2010,41(12):105-110.[8]李翠英.柑橘育苗新法——容器育苗[J].果农之友,2014,(4):20.[9]李景魁.基于 PLC的机械手控制系统设计[J].煤矿机械,2012,33(10):147-148.[10]李荣富.我国容器育苗技术现状分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010,(7):217-218.[11]李玮华.新型育秧制钵机[J].河北农机,2001,(4):21.[12]廖效果.数控技术[M].武汉:湖北科学技术出版社,2000：160-180.[13]刘丙炎a.营养钵自动分离装土联动装置:中国，ZL201420700062.9[P].2015-03-04.[14]濮良贵.纪名刚.机械设计(第八版)[M].北京：高等教育出版社,2006：5.GuoLX,LiZZ.TheApplicationofPLCintheAutomaticPackingMachineControlSystem[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,765-767:1813-1817.OzkanB,AkcaozH,KaradenizF.EnergyrequirementandeconomicanalysisofcitrusproductioninTurkey[J].EnergyConversionandManagement,2004,45(11-12):1821-1830.ZhouYL,LuBF.StudyonAgriculturalMechanizationinRuralPopulationandEnvironmentImpact[J].AdvancedMaterialsResearch,2012,524-527:3451-3454.So