毕业设计（论文）-圆草捆包膜机设计

--摘要当前，我国对农作物圆草捆及牧草资源的处置方式有：就地焚烧、粉碎还田、工业原料及牲畜饲料。可惜，大多数的稻草被烧掉了，既浪费了资源，又造成了环境污染。如果我们能够更好地利用这些圆草捆资源作为畜牧业的饲料，不仅能够解决环境问题，还可以促进我国畜牧业的发展。在畜牧业中，饲草和圆草捆主要用于制作饲料，而如何有效地储存它们一直以来都是一个关键问题。为此本次课题对圆草捆包膜机进行了详细结构设计。并对其整体方案进行的细细分析，对传动机构进行了计算分析。并运用三维数模软件建立三维模型。关键词：圆草捆包膜机；结构设计；整体方案；传动机构；三维模型

AbstractAtpresent，thetreatmentmethodsofcropstrawandforageresourcesmainlyincludeinsituburning，commincedreturningtothefield，industrialrawmaterialsandanimalfeed.Unfortunately，mostofthestrawisburned，leadingtoalargeamountofresourcewasteandenvironmentalpollution.Ifwecanbetterusethesestrawresourcesasanimalhusbandryfeed，notonlycansolvetheenvironmentalproblems，butalsocanpromotethedevelopmentofanimalhusbandryinourcountry.Inanimalhusbandry，forageandstrawaremainlyusedtomakefeed，andhowtostorethemefficientlyhaslongbeenakeyproblem.Forthispurpose，thedetailedstructuredesignoftheroundstrawbaleenvelopmachineiscarriedout.Andtheoverallschemeofthedetailedanalysis，thetransmissionmechanismofthecalculationanalysis.Andmulti-anglewindingmechanism.Andusingthree-dimensionalnumericalmodelingsoftwaretobuildathree-dimensionalmodel.Keywords:roundstrawbaleenvelopmachine;Structuredesign;Overallplan;Transmissionmechanism;Three-dimensionalmodel.

目录摘要 1Abstract 2第1章绪论 51.1课题背景意义 51.2国内外发展现状 51.2.1国内发展现状 51.2.2国外发展现状 81.3主要研究内容 91.4研究方法 91.5技术路线 101.6本章小结 10第二章总体方案设计 112.1拟定参数设计 112.2圆草捆包膜机设计 112.3总体方案设计 122.4 本章小结 12第三章传动机构设计 143.1农用电动机类型分析 143.2自转电机选择 143.3公转电机选择 163.4高速级齿轮设计 183.5轴的设计 233.6本章小结 28第四章三维数模的建立 294.1建模软件简介 294.2solidworks应用特点 304.3solidworks软件功能 304.4建模过程分析 324.5本章小结 33总结 34参考文献 35致谢 37

第1章绪论1.1课题背景意义目前，对于农作物圆草捆资源和牧草资源，可以采用的方法有：就地焚烧、粉碎还田、工业原料以及畜牧饲料等。然而，现在大多数的稻草都是以燃烧的方式燃烧，这既是一种浪费，也是一种污染。若能更好地将其用作动物饲料，既可解决环境污染问题，又可推动我国动物养殖业的快速发展。在畜牧生产中，以草料、稻草等为原料，其高效的贮藏是生产中亟待解决的问题。实际上，我国已有三个不同的贮藏方式[2]。在牧草、稻草资源的贮藏上，初期以露天贮藏为主。但是，因为气候条件和缺少保护等原因，这样的贮藏方法造成了牧草和圆草捆的养分损失高达30%~50%。所以，最后可用作饲料的数量很少[3]。为了更好地存储饲料与稻草，目前已开始大力开发青贮技术。青贮初期均为酒窖贮存，此贮存方法能有效延长贮存期，并能有效抑制养分的损失。但是，这样的贮藏方法需要耗费大量的人力，如果密封不好，很可能会造成发酵的失败，进而引起其它饲料和稻草的腐败[4]。在饲料、稻草等原料的储藏过程中，研究开发出一种以稻草、稻草为原料，再进行包膜青贮以改善其发酵质量的新方法。此法与酒窖法相似，是先将稻草捆扎成一束，然后喷洒酒精添加剂，再用特制的薄膜将稻草封住。在草包中pH值约为4.2时，可有效地抑制微生物的生长，使稻草得以长期保藏。这样的保存方法并不会对其它的稻草包造成任何影响。采用圆草捆先打捆再用薄膜青贮的方法，既可以长久地保持饲料、圆草捆资源，又可以方便地获取、运输，提高了饲料、枯杆的利用率。除此之外，因为这样的贮存方式可以对微生物的生长起到很好的抑制作用，所以还可以改善饲料的质量，为畜牧业的发展提供了非常重要的饲料来源。1.2国内外发展现状1.2.1国内发展现状包膜机是对圆草捆进行包膜包装的一种机械设备，可确保饲料的品质及贮藏期限。在国内，圆草捆包膜机械的开发比较晚，特别是圆草捆圆包装机械的开发更是严重滞后。当前，我国开发的主要是包膜直径0.5米的小型固定式包膜机[11]。目前，国内已开发出一种较为成熟的圆形圆草捆打捆机，其打捆粒径从0.5米至1.5米不等。然而，与之相比，我国现有的包膜机的技术相对落后，还不能满足不同打捆机打捆直径的需求[12]。近几年来，国内各大生产企业已经开始对圆形圆草捆包膜设备进行开发与推广。其中SWM0810型上海世达尔公司，以1.4匹汽油发动机为动力，用于500mm×700mm圆形圆草捆包装，外观为150cm×87cm×103cm，是一款小型化的包膜机。本机体积小，耗电少，适合小规模的农民生产饲料青贮发酵机，而且造价低廉。所以，在我国，这样的装置是非常需要的[13]。SWM0810型膜包覆机价格低廉，操作简单，适合于小规模的牧草包装，但其工作效率低，仅适合小规模的牧草包装。所以，这种装置不适合在诸如大型农场之类的室外工作场所使用。另外，SWM0810型膜包覆机采用的是挤压式的包膜方法，它的工作原理是在压力作用下，将圆草捆挤压成直径为5~10mm的圆筒状。这种包膜方法比其他包膜方法更简单，更方便，但其所需要的压力较大，压膜强度也较高。因此，它一般只适合于大规模的牧草、青贮饲料等生产。我国是一个农业大国，拥有丰富的农作物圆草捆资源。据不完全统计，我国现有农作物圆草捆资源总量约为5.0亿t[14]，其中约有20%为玉米圆草捆。然而，我国在农作物圆草捆回收利用方面的技术还比较落后。图1-2圆草捆包膜机由李传峰等在塔里木大学开发的一种固定型圆形圆草捆包膜机，采用1.5KW电动机驱动，包膜的圆草捆包膜尺寸为520毫米×700毫米，外部尺寸为1600毫米×900毫米×1000毫米，包膜效率为60包/小时。本机将动力分成两份，一份驱动整体转台旋转，另一份经链驱动传送至托辊，使圆形草捆旋转，完成包膜。尽管该机具有结构简单、动力损耗小、成本较低等优点，适用于国内小型用户。但是，它的机架重心高，自动化程度低，机器需要带动草捆公转，所以对草捆的固定有很高的要求，此外，包膜草捆尺寸单一，所以它具有一定的局限性[15]。图1-3圆草捆包膜机中国农机化研究院科研小组在9YG-1.2型钢辊外滚式圆草捆包机及9YC-1.25型圆草捆包机的基础上，研制出一种全新的圆草捆包膜机，并对其进行了改造。本机功率要求为100-120匹，外观尺寸为6000毫米x2960毫米x2770毫米，可加工直径为1.25米的圆形草捆，生产能力每小时15-20捆。该设备具有很高的自动化水平，以油压及电路板为主，可确保工作效率及稳定性，适用于大型生产。然而，这台机器的包膜设备都是从国外引进的，然后进行装配，这就导致了它在我国的推广上存在着一些困难。在对这台机器进行改造时，我们主要是对其结构进行了调整，然后将其功率增大至120匹，并增加了两个电机，使其能够同时工作。在改进后的包膜设备中，我们使用了较大的功率，不仅降低了成本，而且还使包膜速度加快。与此同时，我们还增加了一个电机来驱动滚筒旋转，以完成整个工作流程。这样一来，整个设备的包膜速度就能达到每小时15-20捆。同时，我们还增加了一台电控装置来控制包膜设备的运行状态，从而确保其能够正常工作。该设备具有很高的自动化水平及生产效率，可以加工直径为1.25米的圆形草捆，生产能力每小时15-20捆[16]。1.2.2国外发展现状在国外，包膜机械是一种很早就开始使用的设备，在技术上有很大的进步。目前已有的包膜机械具有包膜效率高、可靠性高、包膜质量好、故障率低等特点，为饲料贮藏及畜牧业生产提供了重要技术支撑[17]。国外包膜机械的种类很多，操作范围也很广。如日本STAR公司（JapaneseSTAR）制造的TSW2020细断式青贮玉米包装和包装一体机，包装尺寸1毫米×1.5毫米，特别适用于青贮玉米圆形圆草捆包装和包装。本机由打捆机、覆膜机组成，将已打好的圆形圆草捆直接滚入覆膜机台架上，即可完成覆膜。本机的电源由电动机提供，电源分成两个部分，一部是直接传送给打捆机，另一部是通过液压系统传送给包膜机。本机具有高度的自动控制能力，在较少人工的情况下，工作效率可达到每小时20吨。本机为一台大型打捆、覆膜一体设备，所打出的圆草捆密度极高，覆膜效果极佳，可有效改善青贮发酵品质，降低原料腐化程度[17]。Sideliner1650A卷筒机是瑞典ELHO公司制造的一款卷筒机，适用于小面积的牧草，可加工1毫米×1毫米大小的圆形牧草。本机采用三点悬置方式，通过手扶拖拉机内的液压系统，带动手扶拖拉机旋转臂及下框架，完成对圆形草捆的夹持及包裹作业。本机具有可旋转的包膜台，在包膜台上设有夹持机构，可由油缸控制夹持、翻边等动作。操作时，在牵引车的带动下，将圆形的稻草捆装入夹具，再由液控转台夹取、翻转，再由包膜机旋转完成。该机具有结构简单、重量轻、自动化程度高、操作简便、所需的工作人员很少，但工作效率较高，特别适用于在田间进行小范围的工作[18]。图1-4圆草捆包膜机EW10S圆形圆草捆包膜机是意大利司达特公司研制的一种固定式圆草捆包膜机，适用于圆草捆大圆形圆草捆包膜。本机是由一辆拖拉机悬挂和牵引，草捆是通过一种液压装置被固定在转台上，然后在动力系统的驱动下，转台进行公转，与此同时，在托辊的驱动下，圆形草捆也会进行自转，从而将延伸膜包裹在草捆上。与其它型号的包膜机相比，本机需驱动一个圆形的草束作旋转运动，功率消耗大。本机适用于大圆草捆的薄膜工作，它的结构简单，操作简单，对工作人员要求很低[19-20]。畜牧工业先进的国家，从很长一段时间以来，都在研制和开发这一设备，并取得了较为成熟的技术。这种覆膜机器的管径从0.5公尺至1.3公尺都有。伴随着畜牧业的迅速发展，各国的包膜机技术也得到了很大的发展，目前的包膜机具有自动化程度高、故障率低等特点，可以对不同材料、不同尺寸的草捆进行包膜。当前，国外的包膜机正在朝着大型化和智能化的方向发展，然而，他们的机制比较复杂，设备体积比较大，引进成本比较高，并不适用于当前国内畜牧业发展的现状[21]。1.3主要研究内容本次课题设计的圆草捆包膜机，对其进行了详细设计。文章对其工作原理、结构特点等进行了较为详尽的阐述，对工作原理和工作参数进行了讨论，并对各主要零件进行了优化设计。本文的研究工作主要有：对圆草捆包膜机的设计和研制，并对圆草捆包膜机的结构特性进行了较为详尽的阐述；介绍了一种以圆草捆为原料，以圆草捆为包膜材料的新型包装设备。在此基础上，对其进行了理论分析，并对其进行了优化。1.4研究方法在研究过程中主要采用了如下方法:本研究采用了多种方法进行研究。首先，采用市场调查、上网查询和文献检索等手段，进行文献研究法，以掌握国内外基于圆草捆包膜机的研究成果和发展趋势。其次，采用理论与试验相结合的方法，进行试验研究，对工作机理进行理论分析，并通过单因素试验和多试验因素对影响部件工作性能的因素进行分析研究。最后，采用虚拟样机分析，建立三维模型，并进行仿真分析，以优化关键部件的最佳参数组合。1.5技术路线（1）首先查阅资料了解现有基于圆草捆包膜机结构；（2）对现有结构进行分析，对基于圆草捆包膜机进行详细建模并分析；（3）验证结构设计可行性，并且完成整体结构设计；（4）归纳总结整体设计，并整理设计说明书；1.6本章小结在本章中，我们通过市场调研和文献检索的方式，了解了国内外基于圆草捆包膜机的应用背景和现状。通过分析和比较这些设备的优缺点，我们明确了本课题研究的主要内容、方法和技术路线，并为后续的理论研究提供了指导方向。第二章总体方案设计 2.1拟定参数设计草捆规格：最大直径1.5m；草捆质量：小于70kg；速度：1m/s；整机规格；小于2mx2m；缠绕膜宽度：20mm-50mm2.2圆草捆包膜机设计圆草捆包膜机是用于将圆形草捆包裹在一层塑料膜中，以便于保护草料和提高保存期限的机器。根据其结构和功能特点，圆草捆包膜机可以分为以下几种类型：固定式包膜机此类机器的特点是包膜尺寸较大，需要固定草捆，让转台带动草捆进行自转，以便让拉伸膜便可包裹草捆。这类机器的优点是操作简单，制造成本低，适用于大型草捆。移动式包膜机此类机器的特点是可以在移动中对草捆进行包膜。该机器使用拖拉机牵引，草捆放置在移动式包膜机的平台上，由平台转动使草捆自转，使拉伸膜围绕草捆。该机器的优点是适用于多种大小的草捆和适应性强。半固定式包膜机此类机器的特点是将草捆置于一个可旋转的平台上，平台可以自由旋转，使草捆进行自转，拉伸膜被拉伸并包裹草捆。该机器的优点是操作便利、适用范围广泛，但需要较高的机器稳定性和适应性。自走式包膜机此类机器的特点是具有自行行走的能力，草捆放置在移动的平台上，由平台自身驱动进行旋转，拉伸膜被拉伸并包裹草捆。该机器的优点是操作方便，能适应多种地形和大小的草捆。综上所述，圆草捆包膜机有多种类型，每种类型都有其特点和适用范围，根据不同的需求和场景选择适合的机器可以提高包膜效率和保证草料质量。通过分析制造成本及可靠性，本次课题设计圆草捆包膜机采用固定式包膜机形式，并对绕膜机构记性创新设计。可更适合草捆绕膜紧实程度。2.3总体方案设计如图2-1所示，为本次课题设计的圆草捆包膜机。其主要由防护板、缠绕膜支架、底部支撑板、脚轮支架、导轮、传动带防护板、电机防护板、辊子、打捆带，传动系统及弹性销安全联轴器组成。底部支撑板为整体设备提供可靠支撑，导轮方便移动。切断刀用于切断作业完后的缠绕膜。传动系统通过带传动将动力输送到辊子，辊子带动打捆带运转，使其草捆自行转动的同时，进行缠绕膜缠绕作业。公转由公转电机带动减速器通过公转动力轮进行推动，使其整体公转运动。其与齿轮传动做公转运动相比，对复杂工况的适应性更强，可忽略粉尘碎屑对传动机构的影响，从而确保其传动的可靠性。降低维护成本。图2-1总体方案设计2.4 本章小结本章对课题设计的圆草捆包膜机的主要组成部分和功能进行了分析设计。这些功能使得该圆草捆包膜机可以在实际应用中有效地包膜草捆，提高畜牧业生产的效率和质量。第三章传动机构设计3.1农用电动机类型分析农用电动机是指用于农业生产中的电动机，其特点是结构简单、体积小、噪音低、使用寿命长、维护方便等。根据不同的应用场景和需要，农用电动机可以分为多种类型。单相异步电动机单相异步电动机是农用电动机中使用较为广泛的一种类型，其工作原理是利用交流电的单相电流产生旋转磁场，从而驱动转子旋转。单相异步电动机具有结构简单、价格便宜、维修方便等优点，适用于农业生产中的各种轻负载场合。三相异步电动机三相异步电动机是农业生产中使用最为普遍的电动机类型，其工作原理是利用三相电流产生旋转磁场，从而驱动转子旋转。三相异步电动机具有启动扭矩大、效率高、运行稳定等优点，适用于农业生产中各种重负载场合。直流电动机直流电动机是一种较为特殊的农用电动机类型，其工作原理是利用直流电流在电磁场中的相互作用产生旋转力矩，从而驱动转子旋转。直流电动机具有转速范围广、转速调节方便等优点，适用于一些特殊的农业生产场合。无刷电动机无刷电动机是一种新型的农用电动机类型，其工作原理是利用无刷直流电机转子上的永磁体和电磁绕组之间的相互作用产生旋转力矩，从而驱动转子旋转。无刷电动机具有体积小、重量轻、效率高、噪音小等优点，适用于一些对电动机体积和重量有要求的农业生产场合。3.2自转电机选择通过对上述分析，本次课题设计的圆草捆包膜机传动机构选用三相异步电动机作为其动力源。其优点是三相异步电动机的效率通常在85%以上，相比于其他类型的电动机，其效率更高。三相异步电动机结构简单，工作可靠性高，故障率较低，使用寿命长。三相异步电动机的起动和制动性能非常优越，运行平稳，对电网影响小。三相异步电动机的调速范围广泛，可通过改变供电频率、电压或采用变频器等方式进行调节，使其适用于不同的负载和应用场合。三相异步电动机结构简单，使用维护保养相对简单，更换零部件和维修方便。圆周速度vV=1m/s工作机的功率Pw:P电动机所需工作功率为:P工作机的转速为:n=本次课题选用Y90S-4三相异步电动机，三相异步电动机的额定功率为1.1Kw，其满载转速1400r/min。（1）总传动比：由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:i（2）分配传动装置传动比:则减速器传动比为:i=取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i则低速级的传动比为:i3.3公转电机选择规定公转以v=1m/s的速度行驶，那么可以得到驱动轮的转速；n由于轮转速较小，减速器选择蜗轮蜗杆减速器和链传动，初定减速比i=20.32。则电机转速为：𝑛电机=𝑛轮𝑖=95.493×20.32𝑟/𝑚𝑖𝑛=1940.42𝑟/𝑚𝑖𝑛f摩f空f空。当有加速度时，会受f惯F=f摩+f惯。①摩擦阻力f摩f2f摩=f1+f2。 1）转轮与轴承间相互作用产生的摩擦阻力f式中：P——转轮受到的压力，整个车体重量约为200Kg，载重预设200kg四轮同时承受载荷，所以P=D——转轮直径，𝐷=200𝑚𝑚；d——转轮轴毂直径，𝑑=50𝑚𝑚；𝜇——转轮与轴承的摩擦系数，由相关表格查得滚动轴承𝜇=0.015

f（2）转轮与底部托盘之间相互作用产生的滚动摩擦阻力𝑓2=𝜇𝑁式中：N转轮受到的支持力。取𝑁=𝑃=980𝑁；𝜇滚动摩擦系数。取𝜇=0.015；𝑓2=0.015×980=14.7𝑁行进摩擦阻力𝑓摩=𝑓1+𝑓2=3.675+14.7=18.375N惯性力𝑓惯𝑓惯=𝑚𝑎式中：a——公转托盘加速度度（m/s2），设定加速度𝑎=0.5𝑚/𝑠2。m——AGV公转托盘的总载荷（自身载荷及附加载荷总和），𝑚=400𝑘𝑔𝑓惯=𝑚𝑎=400×0.5=200𝑁因此公转托盘总的牵引力为𝐹=𝑓摩+𝑓惯=18.375+200=218.375𝑁电机轴负载转动惯量联轴器效率𝜂联轴器=0.99滚子链效率𝜂滚子链=0.96蜗轮蜗杆效率𝜂蜗轮蜗杆=0.8总效率𝜂总=𝜂联轴器𝜂蜗轮蜗杆𝜂滚子链=0.99×0.8×0.96=0.760电机轴上的转动惯量JLJL=J电机轴上的负载转矩TLT选择130M-0952005-E/VM7-M13G-3R020-A3的电机。3.4高速级齿轮设计高速级齿轮设计是指设计用于高速传动的齿轮系统，其设计需要考虑到高速旋转带来的振动、噪声、磨损和疲劳等问题。根据传动功率、转速、传动比等参数，设计齿轮的模数、齿数、压力角等参数，同时考虑到齿面接触疲劳强度、承载能力等因素高速级齿轮要求使用高强度、高刚度、高耐磨的材料，如合金钢、硬质合金等。1.选精度等级、材料及齿数40Cr是一种常见的合金结构钢，其含有较高的碳和铬等元素，因此具有较好的硬化性和耐磨性，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。其中，调质处理是一种常用的加工方法，能够提高40Cr钢的强度和硬度小齿轮材料为40Cr调质处理，硬度范围取为280HBS，大齿轮材料为45钢调质处理，硬度范围取为240HBS。（2）一般工作机器，选用8级精度。（3）选小齿轮齿数Z1=26，大齿轮齿数Z2=26×3.78=98.28，取Z2=99。（4）压力角a=20°。2.按齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度指的是齿轮在工作过程中，由于齿面间的相对运动而产生的疲劳损伤的抵抗能力。齿面接触疲劳强度是齿轮设计中的一个重要指标，其数值越高，表示齿轮在使用寿命内的耐疲劳性能越好，反之则越差（1）由式试算小齿轮分度圆直径，即d1）确定公式中的各参数值。①试选载荷系数KHt=1.3②计算小齿轮传递的转矩T③选取齿宽系数jd=1。④由图查取区域系数ZH=2.5。⑤查表得材料的弹性影响系数Z⑥计算接触疲劳强度用重合度系数Z齿轮端面压力角是指齿轮齿面上，与轴线的夹角，即压力方向与齿轮轴线的夹角。在设计齿轮时，选择合适的端面压力角可以影响齿轮传动的性能和寿命。一般情况下，较小的端面压力角可以提高齿轮的载荷能力和齿面接触疲劳寿命，但会导致齿轮的传动效率下降；而较大的端面压力角则可以提高齿轮的传动效率，但会降低齿轮的载荷能力和齿面接触疲劳寿命。因此，在齿轮设计时需要综合考虑传动效率、载荷能力和齿面接触疲劳寿命等因素，选择合适的端面压力角端面压力角：αα齿轮端面重合度是指两个齿轮的齿侧面在轴向上的偏移量。如果两个齿轮的齿侧面重合度不好，将会导致齿轮在运转中产生振动和噪声，同时也会增加齿轮的磨损和故障率。因此，齿轮端面重合度是齿轮传动中一个重要的参数。端面重合度：ε重合度系数：Z⑦计算接触疲劳许用应力[sH]齿轮接触疲劳许用应力是指齿轮表面在循环载荷下的最大应力，超过这个应力就会导致齿面接触疲劳破坏。在设计齿轮时，需要考虑到载荷的大小、循环次数、工作环境和要求的寿命等因素，从而确定合理的齿轮材料和加工工艺。小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为sHlim1=600MPa、sHlim2=550MPa。计算应力循环次数：NN查取接触疲劳寿命系数:KHN1=0.87、KHN2=0.9。取失效概率为1%，安全系数S=1，得：σσ取[sH1]和[sH2]中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即σ2）试算小齿轮分度圆直径d（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备①圆周速度vV=②齿宽bb=2）计算实际载荷系数KH①系数KA=1。②根据v=1.7m/s、8级精度，由图查得动载系数KV=1.1。③齿轮的圆周力FK查表得齿间载荷分配系数K④由表用插值法查得8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，K则载荷系数为：K=3）可得按实际载荷系数算的的分度圆直径：d及相应的齿轮模数：m=模数取为标准值m=2mm。3.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径dd（2）计算中心距a=（3）计算齿轮宽度b=取b2=52mm、b1=57mm。4.校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根弯曲疲劳强度条件σ1）确定公式中各参数值①计算弯曲疲劳强度用重合度系数YεY②由齿数，查图得齿形系数和应力修正系数YY③计算实际载荷系数KF由表查得齿间载荷分配系数K根据KHβ=0.84，结合b/h=11.56，则载荷系数为K=④计算齿根弯曲疲劳许用应力[sF]查得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限分别为sFlim1=500MPa、sFlim2=380MPa。由图查取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.83、KFN2=0.85。取安全系数S=1.4，得σσ2）齿根弯曲疲劳强度校核σσ齿根弯曲疲劳强度满足要求。主要设计结论：齿数Z1=26、Z2=99，模数m=2mm，压力角a=20°，中心距a=125mm，齿宽b1=57mm、b2=52mm。3.5轴的设计轴是机械传动中常见的一种机械零件，它主要用于传递力和转矩。轴的设计原则包括轴的设计必须满足强度要求，即在正常使用条件下不发生塑性变形和破坏。轴的设计应满足刚度要求，即轴在承受负载时不应产生过大的挠曲变形，以保证精度和稳定性。轴的设计应考虑到负载和使用条件的不确定性，必须具备一定的安全系数，以保证轴的可靠性和安全性。轴的设计应考虑到制造工艺的可行性和经济性，必须符合加工工艺的要求。轴的设计应考虑到维修方便性，以便于维护和修理。轴的设计应尽量减小其重量和体积，以便于机械传动系统的紧凑性和高效性。轴的设计应考虑到材料的耐久性和使用寿命，以便长期稳定工作。输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1输入轴转速：n输入轴功率：P输入转矩电动机轴输出转矩：T输入轴：TP求作用在齿轮上的力已知高速小齿轮的分度圆直径为:d则:FF初步确定轴的最小直径:先初步估算轴的最小直径。45钢是一种碳素结构钢，其化学成分包括0.42%-0.50%碳，0.17%-0.37%硅，0.50%-0.80%锰，不超过0.035%的磷和不超过0.035%的硫选取轴的材料为45钢，调质处理，取A0=112，得：d输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12，为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KT按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，同时考虑电机轴直径24mm查标准GB/T4323-2002或手册，选用LT2型联轴器。半联轴器的孔径为12故取d12=12mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为20mm。4.轴的结构设计图图3-1轴结构图至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。第一段第二段第三段第四段第五段第六段直径(mm)121720302520长度(mm)18502911055405.轴的受力分析和校核1）作轴的计算简图（见图a）:根据6204轴承查手册得a=7mm联轴器中点距左支点距离:L齿宽中点距左支点距离:L齿宽中点距右支点距离:L2）计算轴的支反力：水平面支反力（见图b）：FF垂直面支反力（见图d）：FF3）计算轴的弯矩，并做弯矩图：截面C处的水平弯矩：M截面A处的垂直弯矩：M截面C处的垂直弯矩：MM分别作水平面弯矩图（图c）和垂直面弯矩图（图e）。截面C处的合成弯矩：MM作合成弯矩图（图f）。4）作转矩图（图g）。5）按弯扭组合强度条件校核轴的强度：通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即危险截面C）的强度。必要时也对其他危险截面（转矩较大且轴颈较小的截面）进行强度校核。根据公式（14-4），取a=0.6，则有：σ故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度（注：计算W时，忽略单键槽的影响）。轴的弯扭受力图如下：图3-2轴的受力图3.6本章小结本次课题设计的圆草捆包膜机的传动机构设计，对电机进行了设计选型，并对其减速机进行了相关设计分析。第四章三维数模的建立4.1建模软件简介 Solidworks的设计软件与CAD技术的完美结合及其效果二次的开发，可以使得在结构设计领域具有广泛的应用价值。我们通过对相关资料的检索，书籍的查阅以及网上资源的分析，可以了解到solidworks设计软件是行业内最为多的应用设计软件之一。solidworks设计软件已封闭，全球成为最大的三维软件设计平台。其良好的人机交互性能可以方便设计师在整个设计过程中对其结构性能的分析理解应用；其二维仿真软件以及三维仿真软件都使用，融入在solidworks设计软件当中，其有着丰富的扩展模块和较高自由度的开发平台，可为设计师提供二次开发，以方便其对进行结构设计当中的便捷性操作。目前国内外大小厂均采用solidworks进行设计软件，其入门门槛低是其主要的特点。通过对其结构分析，我们可以对其简单的操作，通过对建模的分析，我们可以快速地掌握其整个三维空间打造以及建模的步骤[18]。Solidworks设计软件实习windows平台的第1款三维设计软件，其应用发展规律完全符合于现在的机械设计，软件行业虚准要求其内部向，有CAD及CAD模块可以广泛地应用于在市场各个环节充分占领各个市场份额。所有的words设计软件包含安全许可证28万份，这也使得solidworks三维设计软件培养了一批高质量高素质的专业公司。有许多大学及科技公司对其进行了二次开发，使得软件完全符合其现在的发展生活需求以及结构设计领域的高端需求。目前萨拉沃克斯是设计软件，涵盖了有国防食品，机车以及模具，电子医疗产业。以及医疗行业，电子信息技术行业日销产品以及离散型制造和各级各种科研方向的领域有着广泛的应用。为此，本次设计的部件结构，三维实体建模采用solidworks设计软件。通过对其三维空间的打造以及布零部件建模，可以良好的检查其干涉部位，并及时对其进行修补完善优化处理，其内部具有较高自由度的设计，完全符合本次设计的部件结构的需求，以及对其运动学的分析。4.2solidworks应用特点SolidWorksToolbox一个省时的标准零件库，它采用SmartPart技术来自动选择适当的紧固件并以正确的顺序组装。SolidWorksUtilities提高生产力的软件，使得设计师能够在任何要求多个设计变更和修改的设计环境，下有效率地工作。使用Utilities，设计师能够发现同一零·件不同版本间的差别，或者在一个模型中对特征进行定，位、修改或者压缩。4.3solidworks软件功能SolidWorks是一种参数化的、以特性为基础的立体造型系统，并且2D与3D相互联系，使得使用者能够很容易地对复杂的立体物体进行造型以及编辑、修改。在进行三维建模时，可以任意改变立体模型或任意一个视角的大小，并且在变化之后，立体模型及相关的平面模型都会得到及时的更新。因为SolidWork是一个完全参数化的组装，所以在组装过程中，只要在组装环境中对部件进行了一些改动，就会导致组装体发生变化。在组装设计中，可以在组装环境中进行零件设计，可以给已有的零件添加新的特点，或相对于组装体零件进行新的零件设计。SolidWorks的自定义组装和封装功能使得大规模组装变得快速和便捷。另外，通过组装管理人员的协作，可以将各组装件之间的相互关系展示出来，方便查找、修改。SolidWorks是一个与Microsoftoffice相匹配的产品：利用Microsoft的OLE功能，可以将SolidWorks的零件、组装体或工程图文件，如Word、Excel和PowerPoint等，链接或嵌入到Microsoft的产品中。您可以利用微软的Excel等产品来插入到“SolidWorks”的档案中。(1)造型功能SolidWorks为用户带来了全新的建模能力，其中包含了图形、图形、参数特性建模技术。它具有丰富的基础特性和为使用者定制特性的能力。SolidWorks提供了一个非常强大的3D参数化的设计能力，使得在每个设计步骤中都能够很容易地对部件进行更改；(2)绘图功能工程绘图系统Drawing的功能是为3D图形的生成和生成，可以一次生成、修改多幅图形。在创建图形时，通过鼠标点击将图形中的三个概要点移至图形中，即可在图形中创建三维模型。所画出的图形可以被自动地标记出相应的大小。图形和模具之间存在着一定的联系，模具的大小和形状发生了变化，模具的图形也随之发生了变化。视图包含了标准视图、投影视图、般视图、局部视图以及截面视图，它是零部件或组装体在图纸上的某些形式的投影。根据国家标准，可以在视图上添加或移除相关的工程注释。该软件在任何时候都能保持3D和2D图形的一致。标注和帮助的线条和圆形被用来添加在视图中没有提供的某些内容，例如：加工注意事项，材料选择等；(3)装配功能在SolidWorks中，组装的作用就是让使用者通过设定组装体内的部件间的组装约束关系，把部件组装起来。组装系统不仅能组装部件，还能读取已组装好的部件，并将其作为子组装部件进行组装；将装配时的子组合体看作一个整体，并将其等价为一个部件。SolidWorks能够对整个组装过程进行仿真；(4)部件的结构函数：在实际的设计工作中，往往会使用到一些具有相同外形的部件，如果将它们一一进行设计并进行存储，不仅工作量很大，而且很难进行有效的管理。SolidWorks软件为部件设计提供了一种很好的构形（configuration）能力，使您能够用若干种构形来构建部件，并且部件能够在这些构形中隐藏各种特性；或者相同的特性，在不同的结构中，特性参数的数值是不一样的，并且，这种不一样的特性参数被存储在相同的文件中。本章介绍了一种基于几何分析法、解析分析法和参数化设计法，并对其进行了建模。几何学方法是根据运动副在运动时的位置变化规律，对其进行绘图，以求出相应的尺寸。用这种方法进行计算简单、快速，但是受绘图误差影响，计算结果的准确性不高。分析方法是把设计问题转化为一个数学方程式，然后由该方程式的解算得到相应的几何参数，因此它具有很高的计算精度，但是计算效率很低。参数化设计是在考虑了各因素的基础上，通过各因素对各因素进行调整，在各因素发生变化的情况下，各因素都会发生相应的变化，从而极大地提高了各因素的设计效率，同时也确保了各因素的准确性。同时，由于计算机的广泛使用以及CAD技术的运用，使得参数化设计技术已经成为一种快速、行之有效的设计手段。在设计中，对连杆机构的要求也是多种多样的，例如：按作用设计，按轨迹设计等等。由于机械产品的复杂、多样、灵活，要想实现参数化设计，光是把设计要求参数化是不够的，如果设计的原则、方法和结果形式不能在设计的过程中按照具体的情况来改变，那么设计自动化软件就很难用于实际。参数化是进行完全关联、系列设计的技术依据，也是使设计流程自动化的一种重要方法。参数化设计方法与常规设计方法的最大区别是，参数化设计可以实现一类产品，而不仅仅是一类产品。参数化设计可以让设计者在不需要考虑具体问题的情况下，快速地制定出零部件的图纸，并且可以在不经过整个设计流程的情况下改变一些约束条件，从而实现对设计方案的修改。尤其是在类似结构的一组分中，更是有着不可替代的优势。4.4建模过程分析由本次设计的部件结构的总装配进行了详细的建模过程及分析，整个部件结构总成分为三个部分。打开solidworks软件，新建一个装配零件图；图4-1solidworks零件的新建界面接下来，你可以组装。添加组件时有两个选项。常用方法是在solidworks工具条中选择“插入”选项，然后在“零部件”菜单的下拉菜单中选择“装配”选项，找到已建立的三维模型，并将零部件添加到装配图中。在增加构件时，将构件添加到装配图中，必须选择“默认”装配约束，如图4-2立部件结构零件图，图4-3为结构建模装配图。图4-2部件结构零件建模图图4-3部件结构建模装配图接下来，你可以组装。添加组件时有两个选项。常用方法是在solidworks工具条中选择“插入”选项，然后在“零部件”菜单的下拉菜单中选择“装配”选项，找到已建立的三维模型，并将零部件添加到装配图中。为了满足后续工程图纸制作过程中的投影关系，在增加构件时，将构件添加到装配图中，必须选择“默认”装配约束。点击完成第一个组件的组装。然后装配第二个零部件，上述步骤相同。按照同样的步骤组装部件的所有部件，最后完成部件的组装。如图4-4部件结构模型所示。图4-5总方案图4.5本章小结本章对圆草捆包膜机进行了三维数模的建立，通过对其三维数模的建立可以更加直观了解其工作原理。总结本设计是设计基于圆草捆包膜机，通过对相关部件的运动形式进行了详细的分析。我们设计并分析了一些重要的组件。对国内外基于圆草捆包膜机结构及驱动机构调研，了解到其具体应用背景。通过对国内外基于圆草捆包膜机结构及驱动机构调研可以分析出其现有基于圆草捆包膜机结构及驱动机构的优缺点，并详述了本论文研究的主要内容、方法以及技术路线等，为今后进行实验研究和理论分析，把握好了方向、打下了必要的理论基础。总结归纳出其本次论文设计依据。对基于圆草捆包膜机就基本形态进行了分析。确定了其传动机构设计。并对圆草捆包膜机的多角度绕膜机构进行了设计。充分分析了基于圆草捆包膜机的顶升以及传动结构。为此，本次论文设计的基于圆草捆包膜机设计完成。希望对我国未来的基于圆草捆包膜机的研究提供可靠的理论依据。参考文献[1]宋育国.转臂式圆草捆包膜机试验[J].现代农业科技，2018(4):3.[2]方梁菲，郭军，张杰.一种饲草青贮方草捆自动包膜机:，CN108945563A[P].2018.[3]佚名.青贮圆草捆包膜机的设计[J].中国农机化学报，2017，38(