《青贮饲料混合机的结构设计》14000字（论文）

青贮饲料混合机的结构设计摘要 3第一章、绪论 51.1设计背景 51.2国内外研究现状 52.1国外研究现状 51.2.2国内研究现状 61.3研究意义 8第二章、总体方案设计 102.1混合机的分类 102.2.1总体方案 102.2.2组成和工作原理 112.2总体结构方案 11第三章、结构设计 133.1主电机参数计算 133.2副电机电机参数的确定 163.3主传动系统的结构设计 173.3.1基本结构的确定与选材 173.3.2带轮与齿轮的详细设计 173.3.3轴的结构设计 243.3.4主传动系统的支架设 253.4摆动系统的结构设计 253.4.1基本结构的确定与选材 263.4.2带轮齿轮与凸轮的设计计算 263.5搅拌部分结构设计 333.5.1搅拌桨机构设计 333.5.2搅拌容器的结构设计 343.5.3联轴器的选用 343.5.4止动扳手的机构设计 34第四章、关键零部件校核 364.1轴承的校核 364.2轴的校核 364.3键的校核 38总结 43参考文献 45摘要饲料产业链对我国现代的畜牧业和养殖业来说是最基本的基础，它关系着，我国农业农村经济是否积极健康的发展。目前已成为国民经济的相对重要的基础产业其中之一。我国是世界上人口最多的国家。目前我国人民的生活水平有了大幅度的提高，所以在肉类产品这一方面有非常巨大的市场，所以畜牧业以及养殖业的健康发展直接的影响了人民生活水平的高低，而且对于我国现代的畜牧业和养殖业来说，饲料产业链发展的好坏关系对其有着重要的影响，而饲料混合设备是最关键的对于饲料产业链来说，在饲料混合生产过程之中，饲料混合的工序是决定产品质量高低以及生产效率大还是小的关键。所以，青贮饲料混合机械作为混合过程中最关键的一部分，饲料混合机机械的性能也将直接影响了饲料成品的质量好坏。因而关于饲料混合机的研究是特别重要的。本文从以下这几个方面进行的计算设计研究。（1）本次毕业设计研究是通过分析研究对比国内外以及研发的青贮饲料混合设备，然后通过自主设计，设计出一种兼具搅拌以及振动排料功能的卧式青贮饲料混合机的结构设计方案。本文主要的介绍了相关部件的分析设计以及计算的过程，本次设计混合设备为的双轴桨叶式的混合机不但可以促进饲料产业业的发展，还能提高农作物废料的利用率，大幅度的降低生产成本，从而增加农民收入。（2）同过计算分析确定出样机的结构，并且进行该混合设备的性能测试。确定该饲料混合设备是否能满足设计要求，完成工作任务。实验结果表明本次的混合搅拌装置机械工作平稳可靠，混合效率高，混合效果好，各项指标都满足要求，适合中小型规模的生产工作。关键词：饲料；混合机；搅拌；设计第一章、绪论1.1设计背景毛泽东同志说过“农业的根本出路在于机械化”，而机械化生产则是先进的生产力的最有效的证明，是提高农业劳动生产效率的主要的手段，快速健康的发展农业机械化发展有利于我国建设的快速发展。加快农业的发展也保证了我国粮食食品的安全，而农业机械化的普及是提高我国农民收入的重要途径REF_Ref71355773\r\h[1]。通过农业机械的普及，将会解放出大量的农村人口，而些解放后的农民将会参与到到其他的产业中，从而增加了农民的收入；二是通过了实行精量控制的播种、机械的施肥。三是可以通过拓宽市场建设相关产业链，吸收提供劳动工作岗位。1.2国内外研究现状2.1国外研究现状国外饲料混合机械设备的研究已经相对成熟，他们的研究时间与我国相比较要长，而且欧洲的一部分国家和美国走在世界的前列。目前英国的ClareMixers公司最新推出的RB型卧式螺旋环带式青贮饲料混合机，RB饲料混合设备选取的是最新型的直联式驱动方式以及连续式的螺条。选取比较特殊设计，即端部密封设计，这样的设计不仅仅满足了水冲洗、以及真空上料、还有耐压等工艺要求，而且还可以使得青贮饲料混合设备运管起来比较平稳，并且零件不易损耗，还有可以延长使用寿命，以及方便维修等等优点。而Topspack公司最新研究设计的TDPM型饲料混合设备、选取了电气控制。这种控制具有可以让混合的原材料更加的精确的优点。同时为了让混合设备移动起来更为方便所以在底座部分安装了滑轮。它的机壳结构设计为U型，为了达到混合后的原料有较高的混合均匀度，以及混合过程中没有积料以及没有死角，提高设备的稳定性以及耐用性，采取减速电机直连的方式。而Ross公司设计生产的42A（C），混合设备的机体呈现U型，并且选取了直联式驱动的方式。这种方式的优点有混合速度较快、混合均匀、而且无偏析;出料口电动或者气动控制，敞口大，物料极少残留。1.2.2国内研究现状虽然，我国在螺旋环带青贮饲料混合设备的研究上面，没有国外研究时间长，但是也取得了相当的成果。:例如位于常州的中实三水机械科技有限公司设计制造的MD50小型卧式螺带式青贮饲料混合机的特点是1、利用箱体的翻转来达到物料的排出，操作起来方便；2、该混合机械设备可以用单相电提供动力，应用十分方便。而位于武汉的鑫雨民用机械通过自主研发生产制造的9HWP系列卧式螺带青贮饲料混合设备比较传统的传动方式链传动，该机具的特点是，维修较为方便，工作安全可靠，并且混合物料的均匀度高，混合所占有时间短，物料的残留量较小等等优点；可以用来混合各类的干粉，并且适合中小型的企业进行生产工作。而位于广州的宏基机械厂生产制造的250型卧式饲料混合设备选取最新型技术的转子结构,为了减少物料的残留以及小粒度物料的混合均匀性，搅拌轴应该与搅拌室的间隙尽可能的小；该机械具有结构合理，外形也比较美观，维修操作较为方便。强度较高，以及结构紧凑等等优点。1.3研究意义目前饲料混合机械还有非常多的地方可以进行优化，就比如容器会转型饲料混合设备基本上都是间歇型操作，但是这种操作只适应于有一定的摩擦性，物料的流动性要求高，而且物料相对接近混合效果越好。在小规模的生产中具有优势，因为大规模的生产需要的占地面积将变大，设备需要坚固的地基来支撑，并且对于粉尘类的物料密封性相对不好，设备的噪音也比较大；容器固定型的饲料混合设备不仅可以进行间歇性的操作，还可以进行连续操作，但是连续性的操作一般用于对成品均匀度要去不高的混合过程，设备出料不干净，搅拌叶片也容易磨损，对于相对较脆的物料容易造成破坏REF_Ref71355819\r\h[9]。近几年来凡是具有一定影响力的青贮饲料混合设备，基本上都考虑了对混合质量有影响的因素，比如粒子的悟性、设备的性质等等，饲料混合设备的各项功能已经慢慢的优化添加。为了与现代企业的生产要求相配套，饲料混合设备的自动控制系统也已逐步的应用。在现在的市场影响之下，现在的青贮饲料混合设备为了适应小作坊以及中小型企业的生产模式，大部分都是立式的，并且机型大小也在有大型的向中小型机型转变，但由于饲料混合设备在混合饲料的类型和饲料的颗粒的选择上具有局限性，只有在今后随科技的不断发展。逐步的使饲料混合设备的适用范围扩大，限制变小。并且现在的混合设备大多难以解决物料残留的问题，所以混合设备还有待于改进。鉴于上述种种现状，本次设计一种有一定机械化程度，并且结构相对紧凑，操作起来方便，造价便宜的小型饲料混合机是有绝对必要的。据此，我总结了上述这几类混合机具有的特点，分析设计了小型青贮饲料混合机。第二章、总体方案设计2.1混合机的分类为了适应混合要求，饲料加工中使用的混合设备的种类有多种多样。按照不同类型划分，有单轴结构的以及双轴结构式；立式混合及卧式混合；分批混合式及连续混合式；有锥形的、V型的以及圆筒类型；搅拌混合式及无搅混合拌式。还可划分为两大类：容器回转型：滚筒型、V型、双圆锥形、正方形、S型。容器固定型：卧式的螺带型、立式的螺带型、以及无重力型。上述各类的混合设备各自具有各自的特点，以满足不同的工作，它们中，混合速度有的快，有的慢与有的混合精度高有的低。2.2.1总体方案卧式螺旋环带式饲料混合设备的分析设计主要包括动力的选择以及，如何传动、搅拌的类型、进料口的设计和卸料口的设计、如下图所示，对机体等装置的设计与分析。因为三项异步电动机工作具有较好的平稳性，还能防止灰尘以及小的杂物进入机体。所以选用。为了使得结构简单，方便维修，传动比误差较小，消耗功率小选择直联式传动[4]，采取连续式螺条搅拌装置，参与混合设备的上端采取密封，工作时用合页将上端盖以及壳体连起来使得快速的出料以及卸料，。为了使得结构简单，进料和卸料的速度较快，以及混合完成后物料残留较少，选取气动大开门结构。并且运用机械力作动力驱动卸料门的开关，可以让设备工作更稳定。1-出料装置2-混合搅拌装置3-出料口4-上盖5-减速机6-电动机图2.1混合机的结构示意图2.2.2组成和工作原理机体、以及混合搅拌装置、传动整体以及控制部分是卧式螺旋环带青贮饲料混合设备重要组成部分。如上图所示。机体的结构形状为槽形，机体的截面形状有三种这三种分别为O型、U型和W。其中，U型是应用最广泛的混合设备。单轴双螺旋是U型设备中应用最广泛的。双螺旋环带式的混合搅拌叶片其中两个叶片半径不同，具有结构简单，制造容易的优点。以混合是产生的物料间对流为主要混合方式REF_Ref71355871\r\h[2]。由于两条螺旋带的旋转方向不同所以当转子转时混合室中的原料一定是相对运动的，原料的随转子转动产生不同的对流，在对流过程之中，物料开始混合。同时转子回转时，转子即将物料带起通过抛洒形成混合。并且螺旋转子由于半径不同旋转的速度也不相同，从而物料以不同的速度混合，形成剪切类型混合。图2.2卧式单轴双螺旋环带式混合机2.2总体结构方案卧式搅拌器内搅拌器轴线与回转轴线都位于水平位置；其结构相对简单，造价低便宜、进料、卸料、以及清洗、设备维修方便，它可以与其他设备配合作连续不间断的工作生产，生产产量也大，但是所占有的空间较大，可混合等等物料范围大，通常在25～40kg/次[3]。在我国生产面试制品的食品厂应用相当广泛。它具有结构相对简单，制造成本便宜，卸料清洗方便等优点，所以在食品加工中，饮食行业的面食生产中普遍应用。本次毕业设计为小型的青贮饲料混合机，操作位置的选择是根据操作人员是否合适舒服选定。，初步设定混合搅拌设备的外部的尺寸大小为mm，其中搅拌轴具有的轴线高度为大小600mm，搅拌室的下半部分是的半圆筒型直径为500mm，搅拌设备的上部分为长方体型mm，搅拌设备的筒壁厚度为8mm，搅拌器上参与混合搅拌的叶片边缘与搅拌室中筒壁的间隙大小为2mm，搅拌器类型为双螺带式，目的是使其有更好的搅拌效果。其中搅拌轴的直径大小是30mm搅拌轴的长度大小1000mm，而其中大带轮的直径大小为480mm小螺带直径大小为240mm，小带轮的带宽大小为230mm。分析设计物料如何进行进料以及出料，在混合室的上部设盖子可以用于物料的装填，为了释放物料在下部设立开口，安装有振动装置目的是让混合完成后的物料快速卸料，通过小幅度高频率的振动加快物料的释放。通过上述完成总体结构方案的初步设计，绘制出了混合机构的简图。总体机构的简图如图2.3所示。肯定的是这只是一个初步的设计概念，在接下来的设计分析计算过程中不断的调整，已达到最佳的机械设备性能。混合搅拌设备的工作参数，说明该机械是否有能力完成给定的任务，是确定设计方向的重要参数的选择条件。对于混合设备大多主传动系统，假设正常的工作转速为60r/min，从电门按下到正常工作经过4s，正常工作运行时间5min，减速的时间为6s，停歇经过的时间2min。对于混合设备中的摆动辅助系统，固定摆角的幅度为15°，摆动的周期1s，运行经过的时间1min，停歇经过的时间为6min。设计的搅拌容器形状为半圆柱型，尺寸的大小如下图2.3所示。混合搅拌设备中容器固定型的混合搅拌设备装料系数选取范围为0.5~0.6，此次毕业设计取0.58。图2.3搅拌容器外壳尺寸

第三章、结构设计3.1主电动机的确定1、计算搅拌所需要的功率。在一般情况之中混合搅拌机械设备消耗的功率是有迹可循的主要包含这几个方面，混合的过程中使物料不断的运动而产生的能量损耗，还有各个零部件之间的动力传递已及摩擦产生的损耗。以及其他的一些控制器对功率的损耗REF_Ref71355907\r\h[3]。以混合机械中混合搅拌容室固定的类型为例，对于混合过程中流动性相对较好的物料，通过实验计算等方式可以得到轴力矩。轴力矩公式:=T=KDα1在上述的式子之中K代表的是实验系数，查询数据表格可知k为45；Dp表示的是粒子直径查询数据表格可知m；表示的是密度单位为kg/m3，查询数据表格可知密度为kg/m3；表示的是内摩擦系数，查询数据表格可知=1.19；Z表示的是粉粒高度，m，本次设计我们选取Z=0.78m；d表示的是叶片外径，单位m，本次设计我们选取d=0.48m；s表示的是螺带节距，单位m，本次设计我们选取s=0.78m；b表示的是叶片宽度，单位m，本次设计我们选取b=0.04m；f表示的是装料系数，本设计取值f=0.58。查阅相关的数据统计表格，结合上述数据，所以选取本次设计为卧式的青贮饲料混合机，查询其α值可得：=0；=1.0；=1.2；=1.0；=3.3；=-0.3；=0.7；=1.2。在本次毕业设计中通过查相关的数据结合混合机构的优缺点，确定搅拌叶片与搅拌室中内壁的距离间隙为2mm，由确定的间隙距离初步的估计出物料的粒度，直径各种较为详细的参数，最终通过计算验证更改确定REF_Ref71355927\r\h[4]。求转矩，大螺旋带上：由公式T1=KDα1关于转矩位于小螺旋带上的。需要特别注意的是计算过程之中要办叶片的外部直径变换0.24，然后根据计算公式为T2=KDα1转矩的计算搅拌轴：根据公式T=T1+T2=135.7N.M.关于搅拌轴的的功率计算：根据公式上述式子中各符号表示：式中P表示的是功率，符号W；式中n表示的是回转速度，符号r/s，本次毕业设计选取n=1r/s；式中T表示的是轴力矩，符号为。根据搅拌轴计算公式，带入数值可得。计算公式2、关于计算电动机额定功率：一般选择电动机的额定功率时采取的方法是，在电动机工作一段时间且稳定的情况下根据发动机的发热情况选择，但是当温度大于正常的工作温度就会大大的影响电动机的寿命REF_Ref71355950\r\h[6]。但是电动机的发热与电动机的工作时间，以及是否过载相关联。额定功率的计算公式如下：计算公式:PN=(P+PS)/η公式中各部分的详细表示：式中PN表示电动机的功率，符号为kW；式中P表示的是搅拌器的功率，符号为kW，由上文的计算可知功率P=0.852447kW；式中PS表示的是各部分由摩擦而损失的功率，符号为kW；式中表示的是机械效率传动装置上的。关于轴的密封大体可以分为机械式的以及填充式的对比分析而言机械式的所耗费的功率比填充式的要小，但是由于本次设计全面考虑成本，以及功能，最后选取的密封方式为填充式的，通过估算填充式的消耗的功率为混合搅拌装置消耗的5%-10%，我们这次设计中取值为5.8%，带入计算公式中可得REF_Ref71355907\r\h[3]。计算公式为:PS=0.58P=0.0476KW.在整个机构之中传动效率的计算可以理解为各个零部件之间有效效率的相乘，而查询相关的数据计算规定，一般对于开式的圆柱齿轮选取值为0.9，而带式的选取值为0.96，还有滚动轴承选取值为0.99。计算公式:根据电动机效率计算公式机算:计算公式3、关于电动机的功率校正的计算：海拔以及温度还有湿度等等因素对于电动机的正常工作会有影响。在本次设计之中只考虑温度对于点动机造成的影响，进而对电动机做出校正：计算公式P,上述计算式中各符号详细表示：式中表示的是通过校正后的功率，符号为kW；式中表示的是电动机的额定功率，符号为kW，通过上文计算可知功率PN=1.084kW；式中表示的是温度的校正系数，通过查询25°C时的校正系数为1.1.带入电动机的额定功率计算公式为：计算公式：P,4、关于电动机的确定：电动机能够正常工作选取功率大小为1.5KW的电动机。电动机的相关参数为表3.1详细表示。表3.1异步交流电动机的参数3.2关于副电机的参数与前文之中主电动机的确定相类似，都需要对电动机的工作要求以及工作的环境做一个具体的规定，设置摆动周期为1s，设置摆动的幅角大小为，假定混合设备在工作过程中重量都集中，那么这个集中重量的点距离回转中心的计算公式为L=R/2=0.125m，选取铸造的方式来制造混合搅拌的容室，假设该容室密度完全的均匀。且密度大小为，经过初步估算，设定搅拌室的尺寸为mm混合搅拌的内壁是长方体型，厚度是10mm，所以，这个搅拌室的重量计算为：假定让搅拌室的所有总重量都位于搅拌室外面一点，转矩为角速度的计算w=功率的计算计算公式：p=TW=2.15KWη=η齿轮×η带轮×P0=P通过上述计算得出的数据可以选择Y132M-8电动机，电动机的额定功率为3.0KW，详细的参数在表3.2体现。表3.2交流异步电机的部分技术参数3.3主传动系统的结构设计由上文中的计算选择已经初步的确定出电动机一些参数比如转速大小为2840r/min，比如搅拌轴转速的大小为60r/min，还有传动比大小为48，全面考虑到搅拌轴与电动机之间的距离大小，还有电动机的体积，传动比大小为3，确定采取两级且传动大小比为4以齿轮形式的传动REF_Ref71355819\r\h[9]。3.3.1确定结构已及选择材料确定带传动且传动比大小为3，其具有的特点是传动相对较低，并且功率也挺小，所以选择普通的V带轮，选取HT200的制作材料；由上文中选取传动比为4的齿轮传动，确定其制作所用40Cr的材料[5]。3.3.2带轮与齿轮的详细设计1、关于带轮计算设计第一步需要规定一些基本的工作条件方便计算带传动的参数，因而规定载荷几乎不进行变动，设置每一天的正常工作时间为10个小时（1）查询带轮的计算公式，通过计算公式计算[7]计算公式：P0α=KAP上述式子中各符号的表示式中表示的是计算的功率，单位为kW；式中表示的是动载荷的系数，通过查询数据可知选取1.1；式中P表示的是电动机的额定功率大小，单位为kW。将数值带入得P0α=KAP=1.66KW。（2）经过计算后进行选择，选择为z型的V带轮，它的具体参数是节宽大小为bp=8.5mm，V带的节宽是8.5mm，V带的顶宽是10mm，V带的高度是6mm截面积大小为147mm^2。（3）由上文可得小带轮的直径是，外径的大小为，转速的大小是=2840r/min，然后通过计算公式验证带速v1=其中带轮的最大的速度范围是25~30m/s之间。确定基准直径从带轮的。dd2=idd1=213mm。经过查询后，而外径的大小。（4）计算带轮的直径和中心距。根据公式估算一个中心距0.7(dd1+dd2)≤α0≤2(dd1+dd2206.5≤α0≤590.基准长度的计算：L,选择，根据中心距计算公式：α=α0+确定范围大小（5）对于主动轮的包角进行计算α1=180°−由计算可以得出包角大小满足了设计要求。（6）根据计算确定V带的使用根数计算式z=上述式子中各符号的具体表述：计算公式z=（7）计算得出预紧力。每一个单独的V带：计算公式:F0=上述式中v表示的是大带轮所取得的最大速度值为10.55m/s；上述式中q表示的是单位质量，单位为kg/m，通过查询相关数据可得大小为0.06kg/m。计算公式在全新的带轮装配过程之中一般要求装配要求为计算值的1.5倍。（8）带传动在轴上力的计算公式为：带入数值可得FP=2ZF0COSπ（9）通过上述的各种计算以此为依据选择V带轮的样式，由于V带轮的直径小于2.5倍的轴径就可以选择实心式的V带轮，V带轮选择腹式的条件是直径小于又或者等于300mm，假如带轮的直径大于300mm则V带轮就可以选择轮辐式的样式REF_Ref71356049\r\h[10]。已知V带轮的槽型为为Z型，它的宽度大小为，它的上槽深度是，它的下槽深度是，槽与槽的间距为，第一个槽到对称面的距离大小，其中最小的厚度在轮缘上的大小是，小带的轮槽角角度为34°，大带轮轮槽角角度为38°。根据轮宽的计算公式B=(Z-1)e+2f得出计算值为64mm通过上文中计算已知小带轮的直径大小为34mm，，位于区间所以选取类型为实心式。小带轮的结构如下图所表示。图3.1小带轮结构尺寸通过上文中计算已知大带轮的直径大小为d=32mm，dd2=224≤300mm,位于区间所以选用孔板式的样式。大带轮的结构如下图所表示。图3.3大带轮结构尺寸2、关于齿轮的详细参数确定齿轮的传动比为，齿轮的制造材料采取的是锻钢，类型是直齿的圆柱形的齿轮，7级的精度要求。输入功率公式为P1=P电机η带轮η轴承小齿轮转速的确定：计算公式为n1=η主电机规定齿数的比值是u=4，规定10年的使用寿命，规定300天每一年的每一天六个小时，制造的材料40Cr（经过调质处理）进行生产，大齿轮制造以45钢（调质）为原材料。小吃280HBS大齿240HBS两者间的硬度差的大小是40HBS。我们初次选取小带齿数个数为24，大齿齿个数为96.计算设计齿轮利用齿面接触疲劳强度计算公式为上述式中各符号的表示关于应力的循环次数的计算确定；通过查询相关数据[6]可以得到系数，KHN1=0.92，KHN2=0.95，还可以得到失效的概率大小为百分之一，利用计算求许用应力的大小；将两值进行比较，确定较小的值，而后带入。计算圆周的速度大小公式为v=πd1tn1齿宽的确定公式为b=φd×d1t=33.9mm。模数的确定公式为：mt=d1tz计算齿的高度公式为：h=2.25mt=3.17mm。可以得出齿宽比的大小为，然后再对载荷系数进行计算，由上文计算已知v=1.595m/s，并且已知精度等级是7级，查询得到Kv为1.03，假设规定KAFtb≤100N/mm，则通过查表可以得到KHα=KFα=1.2，由此我们在本次的设计中选取。根据公式KHβ=1.12+0.18φd由bℎ=10.67，KHβ=1.308，在分布系数图齿向载荷的可以查询到，KFβ=1.28[7]载荷系数的计算式K=KAKVKHαKHβ=1.85关于分度圆直径的校正；d1=d1t3模数的确定m=按照齿根弯曲的强度进行设计确定式中各参数，其中小齿轮的疲劳强度的极限值是σFE1=500MPa，其中大齿轮的疲劳强度的极限值是σFE2=380MPa，其中小齿轮的弯曲疲劳的寿命系数值是KFN1=0.85,其中小齿轮的弯曲疲劳的寿命系数值是KFN2=0.95.选取安全系数大小为1.4，然后计算弯曲的许用应力值，计算公式载荷系数：经过计算后查询选取YFal=2.65，YFa2=2.18,同样的选取YFsl=1.58，YFs2=1.79。求出YFaYSa(σF)、应为大齿轮的数值较大所以带入计算：选取m=1.5mm，确定分度圆的直径数值为，根据计算齿数大小为Z1=d1m=26，根据计算公式确定大齿轮齿数值关于齿轮的尺寸计算计算分度圆的直径计算公式关于中心距的计算：α=关于齿轮的宽度计算b=φdd1=39mm小轮宽，大轮齿宽。有上述计算结果对比分析，符合设计要求。小齿轮选取齿轮轴的形式，因为相对于大齿轮在分度圆直径这一方面相比较小，并且大齿轮选取的是轮毂式，如图3.3为小齿轮轴的结构，如图3.4为大齿轮轴的结构。图3.3小齿轮的轮轴结构图3.4大齿轮轮轴的结构3.3.3关于轴结构的设计计算；现进行中轴计算。A0与轴的材料类型有关，并且可以通过已有表查询。小带轮处应该单独的设计一根轴，因为设计达到的要求是小带轮厚度要大于电动机轴伸出的长度。以45号钢为制造的材料并且45号钢要经过调质的处理后使用，A0的值大小在103-126范围之中，此次我们选取值大小为112，带入计算。上文之中设计过的齿轮轴与大带轮的轴相同，不进行反复的解释。以45号钢为制造的材料并且45号钢要经过调质的处理后使用，A0的值选取126，则带入功率的计算公式：计算公式p关于转速的计算n，=n一般情况来看会出现一个键槽所以需要将轴径的大小提高7%，计算公式为d3.3.4主传动系统的支架设计：通过上文之中对各个零部件的设计计算，主要的零件已经完成，设计画出三维模型图并且根据全局考虑确定各部件的位置做成装配图，然后在进行减速装置的分析设计，最后确定最终的方案REF_Ref71356103\r\h[11]。如图所表示。图3.5传动方案原理图3.4关于卸料的辅助装置设计设计一种可以对混合搅拌室进行摆动运动的部分即摆动装置，在参与混合搅拌的过程之中，物料在混合完成之后需要卸料，这个时候混合搅拌轴停止运动搅拌室下部的卸料口随之打开开始卸料，但是在混合的过程之中物料容易互相的造成挤压，物料出现结块的现象，物料本身依靠重力可能难以完成卸料，依靠摆动部件进行摆动振动等等运动，使得物料完成卸料REF_Ref71356120\r\h[20]。3.4.1结构的确定可以实现摆动振动的装置有很多并且各具特点，比如凸轮的摆动件具有噪音小运行较为平稳等等优点，但是其对电动机的要求比较高[10]，并且还需要有一个带轮来进行减速的控制，对于中小型的混合机械而言太过繁杂在上述设计计算过程之中选择的是低转速的电动机，即便如此对这次毕业来说还是高。通过电动机，还有装置中传动比的分配情况考虑，采取斜齿的凸轮机构装置，其中传动比的比值为，选取多楔带的方式目的是适应带轮较大的传动比，以HT150为制作材料，因为工作环境的影响经常性的承受冲击制作的材料以40Cr钢制作。3.4.2带轮和齿轮的确定1.关于带轮的设计计算首先初步设定小带轮的直径大小为60mm，根据前文中选择的电动机功率大小为3KW，同时设定载荷的变化小，查询表格可知，根据功率的计算公式得出：Pd=KAP=3.3KW选型号为PL的多楔带类型，小带轮的有效直径大小是，又因线差大小为，根据大带轮的有效直径计算公式：de2=i关于带速的计算：V=小于30m/s由上述计算可知带速满足设计。中心距的确定。0.7(de1+de2)≤a0≤2(de1+de2)331.8mm≤a0≤948mm计算带的有效长度：假定中心距为332mm。根据公式Le0=2α0+π2有效长度选取1500mm。根据公式将中心距计算；α=α0+根据公式计算小带轮的包角α1=180°−由上述计算结果可知大于120°所以包角也满足设计的要求。在整体的楔带上每一根所承受的功率的大小相等为，其中增量的大小是，查询表格可知，，经过计算得出一个数，并取整从而确定楔的数。Z=关于圆轴力的计算：计算公式为：Ft=计算紧边的拉力：计算公式为：F1=Ft计算松边拉力：计算公式为：F2=F1−Ft=0.5KN.轴上的拉力计算：计算公式为：Fγ=F1+F2关于小带轮的长度计算公式是，本次实验设计采取120mm的长度值，确定轮毂的内径的大小为38mm，小带轮外径可以通过公式d1=1.8~2d=68.5~76mm。选取的大带轮形式为轮辐式的，确定模数为m=4计算公式为确定轴径为大小为45mm，而根据厚度计算公式，带轮的结构如图所示。图3.5带轮的结构多楔带形式2.关于斜齿轮的设计计算：传动的计算，确定齿数为2.4，根据输入功率的计算公式可知：p1=Pη=3×0.96=2.8KW，确定小齿轮的转速大小n1=n第一步选取制作的原材料，其中大齿选取45钢为原材料经过调质处理，小齿选取40Cr为制作材料，其中大齿硬度达到250HBS，而小齿的硬度达到280HBS.假设小齿轮的齿数个数为，因此通过比例计算可以得到大齿的齿数个数为Z2=uz1=132。假设选定=14°的的螺旋角度度数，强度的计算安照齿面的接触计算，公式为公式中各个符号表示为：根据分度圆的计算公式：带入上述计算的各项值V=πd1tn1模数的计算确定：重合度的计算公式纵向的：ϵβ=0.32φdZ1关于载荷的系数确定；由上文中的计算可以知道圆周速度大小是0.47m/s通过查询表格可知KA=1，KV=1.05。由于齿轮之间布置的不是对称的，通过查询计算公式：计算公式KHβ=1.12+0.18分度圆的直径校正计算：模数的确定：对上述式中的各项参数进行确定，确定载荷的系数，K=KAKVKFaKFβ=1.83.根据上文中求出的纵向的重合度的值查询可得影响螺旋角的系数值为当量齿个数的计算确定：确定齿形系数，YFa1=2.56，YFa1=2.27应力的校正系数的确定，YSa1=1.6，Ysa2=1.72。查询确定安全系数的值为1.4。KFN1=0.93，KFN2=0.95,σFE1=500MP将上述各项参数带入计算公式：得到两个数值，再进行比较，得出小带轮的数值比较大，则将小带轮的参数带入到设计中。通过计算，选取标准的模数，已知模数计算中心距。计算公式为α=arccos经过圆整的操作的值193mm。螺旋角的修正：β=arccos（Z1+Z2）mn由于β几乎不发生变化不需修正：小齿分度圆的直径计算：齿宽的确定计算：公式为b=φdd1=63.9=64mm。通过计算选取B2为65mmB1为70mm。大齿轮选取的类型是腹板式结构，因应为齿轮之中齿顶圆直径位于160mm-150mm之间。其他相关的尺寸确定都是参考上文之中传动系统部分中的直齿轮设计。将齿轮设计好后，利用三维软件进行仿真。凸轮计算选用等宽的六圆弧凸轮，目的是使本次的设计方便并且同时具备有摆动的功能REF_Ref71356049\r\h[10]。首先确定运动，其中幅度大小为15°周期大小为1s，做出位移曲线图。-π/12t/s1-π/12t/s10.5图3.11位移的曲线图凸轮但是在有拐点的地方冲击力比较大，所以不能直接的用在设计之中由于冲击力较大则会对凸轮造成比较大的伤害，正因如此要对上图的曲线进行修正REF_Ref71356189\r\h[13]。利用较为光滑平整的曲线代替那些拐点得到的图形如3.12所示。θ/degψ/radΦ'θ/degψ/radΦ'ΦsΦΦ'sπ/12图3.12修正后的曲线凸轮机一般在工作的过程中为匀速由上图可知一个横坐标都对应了一个时间节点。在从动件中设定静止的时间与运动的时间所占比值为1/3确定转角，根据等宽条件计算可以得到REF_Ref71356265\r\h[12]。结果为φs=45°，φ=135°。根据等宽的计算公式可得，φ1=φ从动件的冲程估算值为84.37mm，将其带入半径的计算公式基圆的，可以得到Rb≥hcosφ122sinφ2sin2φ基圆的半径取值为根据偏心距的计算公式确定：e1=e2=e3=e4=e5=还可以得到e3=e6=0圆弧的半径确定计算3.5搅拌部分结构设计搅拌混合设备之中主要的部件有搅拌轴已及搅拌叶片，还有搅拌容室已及参与制动的零部件。在搅拌的过程之中有许多的化学已及物理的反应，不同的搅拌操作过程对搅拌效果有很大的影响REF_Ref71233393\r[18]；搅拌机的混合室是为搅拌这一过程提供场所的地方所以搅拌容器具有的容量要大，质量要轻。3.5.1搅拌轴以及叶片的设计：关于搅拌机的选用设计应该从以下几个方面进行：1有类似应用，而且搅拌效果较满意的可以选用相同搅拌器；2从事生产规相对规模较大或者是新开发的混合搅拌机械，需要进行相当的试验研究，以寻找到最佳的搅拌器机构、尺寸大小以及操作的条件，并且经过反复试验后才能服务于工业装置之中REF_Ref71233876\r[19]。双螺旋式混合搅拌设备就目前而言是一种应用比较广泛的混合类型机械。目前已经具有好多不同的类型，按螺旋轴数量划分有单螺旋已及双螺旋，根据生产实践调研来看，双螺旋的混合搅拌效果比较好。混合机理：（1）物料从进料口进入，参加混合这一过程，双螺旋混合由于内外双螺旋的旋转方向不同，物料在随着转子混合时产生对流的现象，这种现象是双螺旋混合的主要机理。（2）随着对流现象的混合，物料伴随转子在混合室中做圆周的运动，又因为受重力的作用，物料产生了抛洒的运动，进而进一步参与混合。（3）由于内外双螺旋结构，它们之间旋转速度从在差异，所以伴随转子的物料也具有不同的旋转速度，从而形成了类似于剪切的混合过程。性能特点：一般来说双螺旋混合机的混合周期与其他混合结构相比较更长需要4-6分钟，但是随着高性能电子称重的发展，配料的精度也提高了，从而双螺旋混合机械工作的时间也大大的减小。最大限度的发挥了混合设备的能力。从而有效的提高了成品的产量，提高了经济效益。此外双螺旋混合搅拌设备最主要依靠混合对流，以及抛洒，还有剪切混合完成工作，但是由于物料粒度的差异所以会产生一定的离析作用，致使小粒度的物料无法进行混合充分，这就需要双螺旋混合搅拌的叶片尽可能的贴近混合室内壁。以下选择尺寸时体现。选择双螺旋式的搅拌类型，以获取比较好的混合效果，这种方式具有比较好的循环性能，可以使物料达到相对好的混合效果[12]。由上文可知混合室呈现半圆柱型，又因混合搅拌轴应尽可能的接近混合室尺寸，所以根据混合室的尺寸确定混合机构中，其中搅拌桨上大桨叶的半径为240mm，而小螺带上的桨叶半径大小是1120mm，其中桨叶的倾角为27.36°，其中桨叶的螺距是240mmREF_Ref71319711\r\h[24]。在中间的轴选取铸造的方式完成制造，并且支撑架等等需要采取焊接的方式进行固定，在焊接完成之后还需要对焊接进行美化，使得青贮饲料混合设备表面光滑漂亮REF_Ref71319727\r\h[23]。3.5.2关于搅拌室的设计搅拌室设置的目的是混合搅拌这一过程提供一个空间，其中搅拌室的主要尺寸有搅拌室的高度以及容积还有内径等等，又因为保证小粒度的物料能够达到混合效果，所以搅拌轴与容室之间的间隙不能太大，要尽可能的小全面考虑选取间隙的大小为2mm。为了极大的减轻容器的重量并且确保混合搅拌设备具有一定的强度，所以选用10mm的壁厚并且在容器的底部设置有出料口利用重力作用[15]；容器应该采取铸造的制作方式，铸造完成后再在容器表面上渡上具有防腐能力金属的材料REF_Ref71319754\r\h[15]。3.5.3联轴器的选用此次设计共选用两个连轴器。位于主动系统与电动机中小滑轮之间。在小皮带轮的轴与电动机轴之间加一个联轴器这是因为小皮带轮相对于电机轴的延伸部分比较长，这里没有特殊的结构要求，普通联轴器也可以使用;为方便主传动系统之中的拆装以及在系统中各零部件的灵活拆装，混合搅拌与传动系统之间的为第二个连轴器。由于搅拌轴以及主传动系统两者之间的距离比较大。只使用一个轴时对精度的要求过高。如果使用较长的距离，就会有一个较大的附加轴约束力影响。因此，在这里使用连轴器解决问题REF_Ref71319774\r\h[19]。

第四章、关键零部件校核4.1轴承的校核计算：本次毕业设计之中选择的轴承类型大多数是滚动的轴承，对于滚动轴承来说，一些地方的转速比较大并且径向力较大，为了保证正常的生产已及工作不能盲目的进行安装，要经过校核之后才可以REF_Ref71356120\r\h[20]。球轴承位于小带轮出的则轴向的载荷大小是，根据径向计算公式求：Fr=27×5×2=270N。动载荷的当量计算：P=fpFr=1.2×270=324N。由上述计算值可知为无冲击的载荷选择载荷的系数大小为1.0~1.2REF_Ref71356265\r\h[12]。假设轴承所拥有的与机械所拥有的寿命一样长，根据公式：L动载荷的计算：根据公式：c=P3在本次毕业设计之中我们所选用的是61907型号的滚动轴承，通过查询相关数据可以知道Cr=7.2KN为该轴承的动载荷大小值，符合设计。对于机体中其它的轴承也应和上文中一样使用一样的方法进行验算，通过计算得到都满足要求。4.2轴的校核受力比较简单一般受到径向或者轴向力的作用，由上文中所述探讨了最小轴在容易受到载荷的影响，因而对最小轴进行强度的校核REF_Ref71356435\r\h[18]。.扭转的校核。上述计算结果可知道，混合工作的半径大小为0.24m，根据公式可以对作用力进行一个粗略的计算：，计算公式：F=T计算出的力为Fa与Ft的合力，又因螺旋的倾角大小为30°。对搅拌轴进行一个估计其重量为80N，根据FNV1=FNV2=G搅拌轴的有效的长度值为780mm。校核的公式关于扭转的：σcα=M上述式中各符号表示的是：将参数带入上述校核公式（4.3）中，得到所以，搅拌轴是安全的。4.3键的校核全部采用的是平键，如下图所示。例如齿轮以及带轮还有凸轮上都是，一些部分要传递较大的载荷，这就需要进行强度校核了。根据实践生产中的经验一般不会有键因为剪切产生失效。可以计算工作面上的挤压力然后进行强度校核。平键的设计样式图设定载荷的分布均匀，则普通平键联接的强度计算公式为公式为：σp=对凸轮上面的键进行校核，可以得到上述公式之中的各参数值。确定得出上述式中中各参数值通过查询相关数据，计算公式σp=2T×10由计算的结果可以得到键满足要求。总结本次设计，强化了所学习知识的运用。从开始查询相关文献到最后各个零部件的校核，确定了机架结构设计，混合搅拌装置的模型设计，混合容室的选择设计，电动机的确定已及各个小的零部件的选取设计等等。通过本次设计，使一般的机械设计程序更加熟练，查