青玉米秸稈收割切碎機的設(shè)計（全套含CAD圖紙）

青玉米秸稈收割切碎機的設(shè)計（全套含CAD圖紙）,青玉,秸稈,收割,切碎,設(shè)計,全套,CAD,圖紙 屆畢業(yè)設(shè)計 青玉米秸稈收割切碎機械的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 8031208112 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導(dǎo)教師 日 期 2012.05 xxxx大學(xué)教務(wù)處制 1. 緒 論 2 1.1研究的目的和意義 2 1．2 青貯玉米的收獲工藝 3 1.2.1直接收獲法 3 1.2.2二次收獲法 3 1．3 國內(nèi)外青貯機的發(fā)展現(xiàn)狀 4 2. 總體設(shè)計方案 4 2．1總體方案的制定 4 2．2總體布局設(shè)計 6 2．3主要工作部件的選擇 6 2．3．1青貯機的切割器的選擇 6 2．3．2青貯機粉碎刀的選擇 7 2．4 主要工作部件的理論設(shè)計 7 2．4．1切割器設(shè)計 7 2．4．2 切碎刀的設(shè)計 7 3. 主要工作部件的設(shè)計計算 8 3．1功率的選擇 8 3.1.1收割刀軸消耗功率的計算 8 3.1.2粉碎刀軸功率的計算 8 3.1.3拋揚功率的計算 8 3．2 V帶設(shè)計 8 3．2．2 選擇V帶帶型 9 3．2．3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 9 3．2．4確定帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 9 3．2．7計算預(yù)緊力 10 3．2．8計算作用在軸上的壓軸力 10 3．2．9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3．3 鏈傳動設(shè)計 10 3．3．1 選擇鏈輪齒數(shù) 10 3．3．2 計算功率 10 3．3．3 確定鏈條的鏈節(jié)數(shù) 10 3．3．4 確定鏈條的節(jié)距 10 3．3．5 確定鏈長及中心距 11 3．3．6 鏈速的驗算 11 3．3．7 驗算小鏈輪的輪轂 11 3．3．8 計算作用在軸上的力 11 3．3．9有效圓周力計算 11 3．4 齒輪傳動設(shè)計 11 3．4．1選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) 11 3．4．2按齒面接觸強度設(shè)計 12 3．4．3 按齒根彎曲強度設(shè)計 13 3．4．4 齒輪幾何尺寸的計算 15 3．4．5驗算 15 4. 軸的設(shè)計 15 4．1材料的選擇 15 4．2割刀軸的設(shè)計 16 4．3 輸入軸的設(shè)計 17 4．4 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 4．4．1 擬訂軸上零件的裝配方案 17 4．4．2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及其長度 18 5.其他零部件的設(shè)計 20 5．2輔助裝置設(shè)計 20 5．2．1喂入口的設(shè)計 20 5．2．2機殼設(shè)計 20 6. 結(jié) 論 20 致 謝 21 參考文獻 22 1. 緒 論 1.1研究的目的和意義 青貯玉米飼料營養(yǎng)價值完善，適口性好，易于消化，滿足肉牛、奶牛等家畜冬春季的營養(yǎng)需要，使肉牛、奶牛保持高水平的營養(yǎng)狀態(tài)和生產(chǎn)水平，是肉牛業(yè)和奶牛業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)飼料之一。最近幾年，肉牛業(yè)有了很大的發(fā)展，向國內(nèi)外市場提供了大量的牛肉，很多地方成了有名的養(yǎng)?？h。牛奶業(yè)是公認(rèn)的節(jié)糧、經(jīng)濟、高效的產(chǎn)業(yè)，屬“菜籃子”工程。牛奶還是飼料轉(zhuǎn)化率最高的營養(yǎng)物質(zhì)。因此發(fā)展奶牛業(yè)，推廣種植青貯玉米，可以帶動我國畜牧業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。 世界上畜牧業(yè)發(fā)達的國家都很重視青貯玉米的種植和生產(chǎn)。如法國、加拿大、英國、荷蘭、德國等國家都培育了大量的青貯專用玉米品種。在歐美許多國家中，青貯玉米飼料早已成為反芻家畜日糧中主要的有效能量成分和幼畜育肥的強化飼料。1997年歐洲種植的青貯玉米面積達4.0106hm2，加拿大超過190，000hm2，近幾年美國青貯玉米種植面積占玉米總面積的6%-10%。由于青貯玉米的諸多優(yōu)點， 今后我國仍將保持較大比例的青貯玉米種植面積。 青貯玉米種植面積在迅猛的增加，但相應(yīng)的收獲機械的發(fā)展卻跟不上步伐，且收獲的質(zhì)量并不是很高，每年因為這個原因損失的糧食非?？捎^。且國產(chǎn)收獲機的機械性能和國外的相比還存在很大的差距。因此研制新的玉米收獲機是迫切要解決的問題。 為了盡快解決這個問題，我們設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單的收獲機，該機采用簡單的切割器和粉碎刀，因此機器的重量大大減輕，整體結(jié)構(gòu)更加合理。其收獲的質(zhì)量與國外的機器很接近。 1．2 青貯玉米的收獲工藝 1.2.1直接收獲法 用懸掛式青貯玉米收獲機或帶有玉米割臺的牽引式、自走式青飼收獲機，直接收割在田間直立生長的整株玉米，切碎并拋送到普通拖車或?qū)Ｓ们囡曂宪囍?，然后運到貯存地點，直接卸入青貯窖，壓實密封。工藝框圖如下表1-1所示。 圖1-1直接收獲法 1.2.2二次收獲法 二次收獲法的工藝過程是先用手工或玉米割曬機將玉米莖桿割倒在田間，然后運到場地上，用固定的青飼切碎機進行切碎、裝車作業(yè)。其他運輸、裝料及貯存與直接收獲大致相同。工藝流程框圖如表1-2所示。 圖 1-2二次收獲法 1．3 國內(nèi)外青貯機的發(fā)展現(xiàn)狀 我國青貯玉米收獲機械的發(fā)展從仿制國外引進的機引型開始，逐步發(fā)展到根據(jù)我國特點在吸收國外機引型青貯收獲機優(yōu)點的基礎(chǔ)上，因地制宜地自行設(shè)計了各種青貯玉米收獲機。進入20世紀(jì)90年代中期，其技術(shù)水平也隨畜牧業(yè)的發(fā)展和需要得到了不斷完善和提高，研制定型了幾種機型。 青貯玉米收獲機械的類型按與拖拉機的掛接方式分為懸掛式青貯玉米收獲機、帶有玉米割臺的牽引式青貯收獲機以及帶有玉米割臺的自走式青貯收獲機。另外，國內(nèi)還有一種場上固定式作業(yè)的青貯收獲機。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)使用的青貯玉米收獲機械代表性機型主要有：燕北畜牧機械集團有限公司生產(chǎn)的9QS-1300型青貯切碎機、中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院生產(chǎn)的PCC-6．0型青貯切碎機、黑龍江趙光機械廠與德國門格勒公司合作生產(chǎn)的MB220型青飼料收獲機、中國農(nóng)機化科學(xué)研究院研制的XDNZ-2008型自走式對行高桿作物割臺青貯飼料收獲機。引進的國外機型有：白俄羅斯生產(chǎn)的巴列斯耶大型青貯飼料機、紐荷蘭公司生產(chǎn)的790和900型牽引式青貯飼料收獲機、約翰迪爾公司生產(chǎn)的2行和3行牽引式青貯收獲機等。 另外，用于青貯玉米收獲的機型還有：河北省趙縣農(nóng)機修造廠生產(chǎn)的4YZ-3青貯玉米聯(lián)合收獲機、山東省萊州金圣農(nóng)業(yè)機械研究所研制生產(chǎn)的4Y-2衛(wèi)星玉米割曬機等。 但是，國產(chǎn)主要機型生產(chǎn)率低。固定式青飼切碎機作業(yè)時，需要把整株玉米運到場上，收割運輸勞動強度大，青貯作業(yè)生產(chǎn)率低，不能滿足規(guī)模生產(chǎn)的需要。懸掛式1行青飼收獲機通過吸收國外機型優(yōu)點，技術(shù)比較成熟。但從應(yīng)用的情況看，由于一次只能收割一行，生產(chǎn)效率低、往復(fù)作業(yè)、重復(fù)壓地現(xiàn)象嚴(yán)重，造成土壤壓實、板結(jié)，不利于下一季耕種。 青貯玉米收獲機作業(yè)時，工作速度高，受地塊條件，青貯玉米種植密度，株高，濕度等因素影響，負(fù)荷波動也大，要求青貯玉米收獲機的強度高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)好，性能可靠。國產(chǎn)青貯玉米收獲機尚處于技術(shù)發(fā)展的初始階段，存在著使用故障多，整機結(jié)構(gòu)剛性差的問題。 因此設(shè)計一種實用和耐用的青貯機是首要的問題。另外，國產(chǎn)青貯機的關(guān)鍵零部件性能不過關(guān)。切割刀、切碎定動刀等部件可靠性差，使用壽命短。 本次設(shè)計的青貯機主要就是為了克服國產(chǎn)青貯機的不足，其采用被拖拉機牽引的方式，切割器采用回轉(zhuǎn)的形式，切割的時候棘齒刀圍繞一中心點回轉(zhuǎn)運動，降低了功率消耗．棘齒刀固定在刀盤上，與刀盤一體，可以提高刀軸的轉(zhuǎn)速，提高了勞動生產(chǎn)率．其粉碎方式采用動定刀相結(jié)合的方式，動刀采用V型，定刀采用長方形，這樣可以降低作物在切割時的滑動，使切割更省力，提高了機器的工作效率． 2. 總體設(shè)計方案 2．1總體方案的制定 青貯玉米收獲機械的類型按與拖拉機的掛接方式分為懸掛式青貯玉米收獲機、帶有玉米割臺的牽引式青貯收獲機以及帶有玉米割臺的自走式青貯收獲機。另外，國內(nèi)還有一種場上固定式作業(yè)的青貯收獲機。 自走式青貯機消耗功率大，適合大農(nóng)場作業(yè)；現(xiàn)在我國主要用的是懸掛式的青貯機，因為這種機型功率消耗小，割幅小，非常適合我國的國情。 本青貯機采用的是牽引側(cè)置式的，其主要針對當(dāng)前青飼料加工機械存在的主要問題來進行研究的，主要由傳動部件、切割動刀和切割定刀、粉碎動刀和粉碎定刀，風(fēng)機等組成。其工作原理是：切割器將玉米秸桿切斷然后通過輸送帶輸送到粉碎段，在粉碎段玉米秸桿被高速旋轉(zhuǎn)的動刀切碎，切碎的秸桿落到風(fēng)扇殼中，在風(fēng)扇葉輪高速旋轉(zhuǎn)的帶動下，秸桿沿切線被拋送出去，工作簡圖如圖2-1、圖2-2、圖2-3。 圖2-1青玉米秸稈粉碎機切割收獲部分 1.傳送帶 2.切割定刀 3.切割動刀 4.切斷的玉米秸稈 5.玉米植株行 圖2-2青玉米秸稈收獲切碎機切碎部分 1. 傳送帶 2.切碎定刀 3.切碎動刀 4.切斷的玉米秸稈 圖2-3青玉米秸稈收獲切碎機部分 1.風(fēng)機 2.切碎定刀 3.物料 4.物料出料口 2．2總體布局設(shè)計 本設(shè)計在布局上采用層次式，割刀軸，粉碎刀軸和傳送帶，不在同一個平面上。這樣的布局，一是可以減小整機的寬度，提高了設(shè)備剛度，節(jié)省了原材料，降低了成本；二是各軸的傳動采用兩邊傳動的方法，這樣可以充分利用兩個側(cè)板的空間，還不會太擁擠。輸出軸和各軸之間采用V帶傳動，起到了緩沖作用，可避免因物料帶入異物而造成堵轉(zhuǎn)，引起瞬間負(fù)荷過大時造成拖拉機熄火的發(fā)生；三是粉碎刀并不是固定的，用螺栓固定在刀軸上，可以隨時方便的更換和修復(fù)，粉碎刀可旋轉(zhuǎn)一個角度，避免了粉碎刀遇到堅硬物體被折斷，因此可以較少的換粉碎刀，降低了機器的使用成本。 2．3主要工作部件的選擇 由于本設(shè)計主要由切割部件、粉碎部件、輸送和拋揚三個主要部分來構(gòu)成，本設(shè)計過程主要設(shè)計切割部件和粉碎部件。切割器部分、粉碎動刀與定刀部分， 在本設(shè)計中這兩個部分的設(shè)計十分重要，也是本次設(shè)計任務(wù)的關(guān)鍵所在，所以在選擇過程要格外重視。 2．3．1青貯機的切割器的選擇 （1）： 往復(fù)刀切割器：往復(fù)刀切割，切割省力，割茬底，是現(xiàn)在最常用的切割器；但往復(fù)式切割器不靈便且消耗功率大，在切割時，玉米的滑動大，造成沒必要的功率消耗。 （2）：砍刀式切割器：砍刀式切割器也是近期出現(xiàn)的切割器，它采用斜切的方法，當(dāng)砍刀將作物砍倒后，作物會向前和向后運動，，．只是在高速旋轉(zhuǎn)時，離心力大，所以要保證安裝的質(zhì)量。應(yīng)用砍刀有點笨重。 （3）：圓盤切割器：圓盤刀切割器有小巧靈便的特點，整機體積小，是新興的用于青貯玉米的切割器．更換方便隨著機器的前進，作物會自動喂入到粉碎裝置， 喂入條件改善許多，且圓盤切割器容易制造，價格非常低，但圓盤式切割器的喂入方式是單棵強行喂入，易造成堵塞，這是需要改進的地方。 圓盤式切割刀的形式如圖2-2 圖 2-4 切割刀 2．3．2青貯機粉碎刀的選擇 （1）:錘爪式粉碎刀:錘爪式粉碎刀被廣泛應(yīng)用于秸桿還田，其粉碎效果屬于粗放式的不適合于對青飼料的粉碎，且由于其端面是一個鈍面，所以消耗的功率大。 （2）:滾筒式粉碎刀:這種粉碎刀是近來新出現(xiàn)的一種粉碎刀型式，它適合于對作物的徹底粉碎，經(jīng)實驗測定，其粉碎的作物長度低于30mm，非常適合做牲畜的飼料，且在切割時作物的滑動小，因此切割力小，消耗功率小。如圖2-5 圖2-3切碎刀 在實際生產(chǎn)中，應(yīng)該按照揚長補短的原則來進行設(shè)計。在本設(shè)計中，采用切割器的方案三和粉碎刀的方案二來進行設(shè)計，這樣在設(shè)計過程中既滿足了實際的生產(chǎn)需要，又滿足了生產(chǎn)的實際要求，同時，還降低了成本，達到了揚長避短的生產(chǎn)設(shè)計原則。故在本設(shè)計中青貯機的實際情況來選擇方案三和粉碎刀的方案二來進行設(shè)計。 2．4 主要工作部件的理論設(shè)計 2．4．1切割器設(shè)計 圓盤式切割能否得到良好的工作質(zhì)量和切割性能，其主要參數(shù)的設(shè)計至關(guān)重要，各主要參數(shù)如下： 1）切割速度 圓盤式切割器的工作質(zhì)量跟切割速度與機組前進速度的速比有密切關(guān)系。切割速度是指平均速度，平均速度越高，切割性能越好。但過高的切割速度是不可取，因為會使整個機組產(chǎn)生較大的振動，不但增加了機組功率的消耗，而且會加速零件的磨損與破壞。理論計算和試驗結(jié)果表明，切割刀刃的速度為13m/s時效果好。 2）割刀與水平面的夾角 切割刀與水平面的夾角增大則切削就容易，這樣切割刀片切割玉米是斜切，可以節(jié)省切割力，同時因為切割刀有一個向上的角度，所以切割時玉米秸稈會向上和向后運動，便于玉米秸稈的喂入，但角度太大會使切割無法進行，且刀切割行程增大，消耗的功率增大，有資料知該角度在30°～40°最適合，本次設(shè)計取30° 在實際過程中發(fā)現(xiàn)切割器除了主要參數(shù)外，其工作質(zhì)量和切割性能還與刀片的種類和刀片的銳利程度有關(guān)。通過試驗對比，一般采用齒刃刀片，它不用磨刀，雖然切割阻力較大，但使用方便。 2．4．2 切碎刀的設(shè)計 切碎刀參數(shù)的確定：切碎刀是青貯玉米收獲機中非常重要的工作部件，其參數(shù)的設(shè)計很重要，相關(guān)參數(shù)如下 1）切碎動刀的夾角 該夾角的大小決定著切碎莖桿的長度，夾角過大，則粉碎效果差，夾角小粉碎效果好，可是功率消耗大。從試驗中得知，該夾角在30°～60°之間最好。本設(shè)計取45° 2）切碎動刀的旋轉(zhuǎn)速度 切碎刀的旋轉(zhuǎn)速度是影響切碎質(zhì)量的重要因素，但速度不應(yīng)該太高，由資料知切碎刀軸的轉(zhuǎn)速在1400-1500r/min之間，本次設(shè)計取 1450r/min。 3. 主要工作部件的設(shè)計計算 3．1功率的選擇 3.1.1收割刀軸消耗功率的計算 由查資料知切斷一株玉米需要的力是350N，假設(shè)有兩片割刀同時進行切割，則切割力為700N． 由于砍刀轉(zhuǎn)速越高，沖量越大，越容易克服慣性，切割就更容易。但是切割的速度過高，割刀軸受的離心慣量越大，消耗的功率就更大，因此割刀刀軸的轉(zhuǎn)速有一定的限制，有前人所做實驗知，割刀刀尖的轉(zhuǎn)速在10-15m/之間時效果最佳，本次設(shè)計取其轉(zhuǎn)速為13m/s。 。 （3-1） 3.1.2粉碎刀軸功率的計算 經(jīng)調(diào)查，目前青貯玉米大部分行距為500-700mm，株距200-300mm，本次設(shè)計用行距為500mm，株距為280mm，由此可以得到每畝玉米有4000株。 經(jīng)調(diào)查青貯玉米的收獲期為乳熟期，玉米的含水量大，植株單株最重，經(jīng)過查閱大量的相關(guān)資料知，青貯玉米單株重大約在0．8-2kg，本次設(shè)計取1.0kg，所以1hm2的重量為:1540001=24000kg。 經(jīng)計算可知粉碎1kg的秸桿所需的功為3000-5000J，本次設(shè)計取3600J/kg．由《農(nóng)業(yè)機械學(xué)》知，青貯機的生產(chǎn)率為0．8-3hm2/h，本次設(shè)計取每小時生產(chǎn)率為1hm2，所以總質(zhì)量為:24000kg4=24000kg．由此可知，粉碎刀軸所消耗的功為:86400000J，所以需總功率為:86400000/3600=24000w=24kw?？紤]到工作中的過載，有《機械設(shè)計》知過載系數(shù)為1.01-1.3，本次設(shè)計取1.07，故 。 （3-2） 3.1.3拋揚功率的計算 目前，拋送器的功率消耗計算尚無公式可循，按經(jīng)驗數(shù)據(jù)0．4 KW(T/h) 計，拋送器的功率消耗為5-8kW。本設(shè)計取6．1kw。 所以消耗的總功率為： 45．96kW （3-4） 3．2 V帶設(shè)計 注：由設(shè)計要求，已知p=6．1kW 3．2．1確定計算功率 （3-5） 式中： -------計算功率，單位為kW ----------傳遞的額定功率，單位為kW 由機械設(shè)計手冊查得工作情況系數(shù)為KA=1.3， 故： =1．3×6．1=7．93kW （3-6） 3．2．2 選擇V帶帶型 根據(jù)和由機械設(shè)計手冊確定選用A型V帶 3．2．3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 由機械設(shè)計手冊取主動輪的基準(zhǔn)直徑=200mm 根據(jù)公式計算得從動輪的基準(zhǔn)直徑 ==1.06×200=212mm （3-7） 驗算帶的速度 （3-8） （3-9） 故帶速符合設(shè)計要求。 3．2．4確定帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù)，初步確定中心距a0=550mm。 皮帶基準(zhǔn)長度計算 （3-10） 由機械設(shè)計手冊選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1750mm 皮帶實際中心距計算 a=550+15.5=515.5mm 3．2．5驗算主動輪上的包角 由計算公式得： （3-11） 所以主動輪上的包角符合設(shè)計要求。 3．2．6計算V帶的根數(shù) 由式（8-22）知： （3-12） 由，， 查機械設(shè)計手冊得 ，， （3-13） 故：取Z＝2 3．2．7計算預(yù)緊力 查機械設(shè)計手冊得： 故: （3-14） 3．2．8計算作用在軸上的壓軸力 由計算公式得: （3-15） 3．2．9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 小帶輪：軸的直徑為40mm，所以小帶輪軸孔直徑d=40mm，采用腹板式，帶輪材料為HT200，輪槽、輪緣按機械設(shè)計手冊要求設(shè)計。 2） 大帶輪：大帶輪基準(zhǔn)直徑為212mm，采用腹板式，輪槽、輪緣尺寸與小帶輪相同。 3．3 鏈傳動設(shè)計 注：由設(shè)計要求，已知p=9．174，采用滾子鏈傳動，具體設(shè)計方法和步驟如下： 3．3．1 選擇鏈輪齒數(shù) 假定鏈輪的轉(zhuǎn)速是，選取小鏈輪的齒數(shù)， 則：從動鏈輪的齒數(shù)， 3．3．2 計算功率 由機械設(shè)計手冊查得工作情況系數(shù)， 故： 3．3．3 確定鏈條的鏈節(jié)數(shù) 初定中心距a0=40P，由式9-19得鏈節(jié)數(shù)為： （3-16） 為避免取奇數(shù)，過渡鏈節(jié)數(shù)取98。 3．3．4 確定鏈條的節(jié)距 按小鏈輪的轉(zhuǎn)速估計，鏈條工作在功率曲線的頂點的左側(cè)時可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由機械設(shè)計手冊查得小鏈輪的齒數(shù)系數(shù) （3-17） 選取單排鏈，查得單排鏈系數(shù)，故所需傳遞的功率為 （3-18） 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速及功率，選擇鏈號為0．8B的單排鏈，同時也證實原估計鏈條工作在額定功率曲線的左側(cè)是正確的。再由手冊查得鏈節(jié)距 3．3．5 確定鏈長及中心距 鏈長： （3-19） 中心距： （3-20）中心距的減小量： 則實際中心距： 取 3．3．6 鏈速的驗算 （3-21） 得：鏈速與原假設(shè)相符合。 3．3．7 驗算小鏈輪的輪轂 由手冊查得小鏈輪的轂孔許用的最大直徑與原假設(shè)相符合，符合設(shè)計要求。 3．3．8 計算作用在軸上的力 （3-22） 3．3．9有效圓周力計算 按垂直傳動取壓軸力系數(shù)故 3．4 齒輪傳動設(shè)計 已知： 工作壽命為10年，每年120天 3．4．1選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）按傳動簡圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪。 2） 青貯機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度GB10095-88 3） 材料選擇：查手冊選擇小齒輪的材料為 (調(diào)質(zhì)處理)，硬度為，大齒輪 的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為，二者材料的硬度差為 4） 選擇小齒輪的齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)，取 3．4．2按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行計算，即 （3-23） 1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 〈1〉 試選載荷系數(shù) 〈2〉 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 （3-24） 〈3〉 由手冊選取齒寬系數(shù) 〈4〉 由手冊查得材料的彈性影響系數(shù)為 〈5〉按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限為； 大齒輪的接觸疲勞強度極限為 〈6〉計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： （3-25） （3-26） 〈7〉 由手冊查得接觸疲勞壽命系數(shù) 〈8〉 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)，計算得： （3-27） （3-28） 2)計算過程 <1> 試算小齒輪的分度圓直徑，代入中較小的值得 （3-29） <2> 計算圓周速度 （3-30） <3> 計算齒寬b （3-31） <4> 計算齒寬b與齒高h的比值 模數(shù) 齒高h=mt=6．3mm 得： <5> 計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1．62m/s，7級精度，由手冊查得動載荷系數(shù)kv=1．08 由直齒輪假設(shè)，由手冊查得 由手冊查得使用系數(shù)KA=1 由手冊查得7級精度，小齒輪相對于支承非對稱布置時 （3-32） 將數(shù)據(jù)代入后得： 由 ，查手冊得 故載荷系數(shù) （3-33） <6> 按實際的載荷系數(shù)校正所計算的分度圓直徑，由公式得： （3-34） 計算模數(shù)m m=d1/z1=3．63mm 3．4．3 按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 （3-35） 確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值: （1）由手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 （2）由手冊查得彎曲疲勞壽命系數(shù)， 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1．4，計算得： （3-36） （3-37） （3）計算載荷系數(shù)K （3-38） （4）齒形系數(shù)的確定 由手冊查得 （5）應(yīng)力校正系數(shù)的確定 由手冊可查得 （6）計算大小齒輪的并加以比較 （3-39） （3-40） 可見大齒輪的數(shù)值較大 2）設(shè)計計算 （3-41） 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)。由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的載荷能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)，可取彎曲強度計算的模數(shù)3．10mm并就近圓整于標(biāo)準(zhǔn)值m=3．5，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪的齒數(shù)和大齒輪的齒數(shù)。這樣設(shè)計的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強度又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊避免浪費材料。 求得小齒輪的齒數(shù)： ，則大齒輪的齒數(shù)為z2=uz1=38 3．4．4 齒輪幾何尺寸的計算 1)分度圓直徑 （3-41） （3-42） 2)計算中心距 （3-43） 3)計算齒輪寬度 （3-44） 取B1=74mm，B2=80mm 3．4．5驗算 （3-45） 得： 故滿足設(shè)計要求。 4.軸的設(shè)計 4．1材料的選擇 選取軸用材料主要取決于軸的工作條件載荷和加工工藝等綜合因素。除了滿足強度、剛度和耐磨性外還要求對應(yīng)力集中敏感小。通過比較常用的軸用材料知碳素鋼對應(yīng)力集中的敏感性小，其機械性能可通過熱處理來進行調(diào)整，而且比合金鋼的價格低廉。故本設(shè)計軸都采用45鋼 查機械設(shè)計手冊得45鋼的力學(xué)性能，如表4－1所示： 材料牌號 熱處 理 毛呸的 直徑 硬 度 抗拉強 度極限 屈服強 度極限 彎曲疲 勞極限 剪切強 度極限 許用彎 曲應(yīng)力 45 調(diào)質(zhì) 小于200mm 217-255HBS 640MP 335Mpa 275MPa 155MPa 表4－1 45鋼的力學(xué)性能 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括給出軸的合理外形和全部的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)計時軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和裝配在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件要于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性。 4．2割刀軸的設(shè)計 已知:p=9．2kw，ω=1620rad/s 1）求出軸上的轉(zhuǎn)矩 （4- 1） 2）初步估算出軸的最小直徑 前面已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取， 于是: （4－2） 3）擬訂軸的裝配方案 圖4-1 割刀軸 <1>由前面已知:割刀軸采上下小軸與中間套筒相配合，中間套筒上安裝割刀，上下小軸上安裝軸承。應(yīng)為軸承受承受軸向力，故選用圓錐滾子軸承，由于處軸徑為，所以選用303軸承，軸承處有軸肩定位，因為，取h=2．5mm所以=45mm，因為套筒的內(nèi)直徑為，所以。右小軸安裝小鏈輪和軸承，軸承仍為303軸承，它和機架間用套筒固定，其直徑與左小軸相同。 <2>對于303軸承B=20mm，故取，因為之間要加機架及出料裝置， 所以取; 段由前面的設(shè)計知;因該段安裝砍刀，有割幅知;，，最左邊因為要安裝小鏈輪和軸承，還有中間套筒，其長度為。 至此已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度． 4）軸上零件的周向定位 帶輪和鏈輪的周向定位采用平鍵連接．鏈輪由手冊查得平鍵． 5） 確定軸上的倒角及其尺寸 取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖4－1。 4．3 輸入軸的設(shè)計 已知： 1）求出軸上的轉(zhuǎn)矩 577523．7N．mm （4－3） 2 ）初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 取，于是 （4－4） 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時選擇聯(lián)軸器號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取=1．3，則 （4－5） 查手冊，選用HL4 ，其孔徑為40mm，長度為33mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度30mm 4．4 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4．4．1 擬訂軸上零件的裝配方案 由前面的設(shè)計知大錐齒輪的轂孔直徑為故設(shè)計的裝配方案如圖4－2所示： 圖4-2 輸入軸 4．4．2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及其長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，A軸段右端需制出一軸肩，故取B段直徑為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度的長度為30mm，為了不使軸端擋圈之壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸上，故設(shè)計其轂孔長度為33mm． 1）選擇軸承，因為該軸受徑向和軸向力，故選擇圓錐滾子軸承由軸的直徑選擇軸承為32210軸承，左邊選用32204軸承。 2）取安裝錐齒輪處的直徑為40mm，為了各軸的配合，取的長度為86mm。 3）軸上零件的定位，右端軸承用套筒定位，左端軸承用軸肩定位。有大錐齒輪的內(nèi)孔直徑為40mm，故選用的鍵為。至此已經(jīng)初步確定了軸的直徑和長度。 確定軸上的圓角及倒角： 取軸端的倒角為。 受力分析簡圖如4－3所示： 其中， 和分別是錐齒輪的徑向力和圓周力 已知： （4－6） （4－7） （4－8） （4－9） （4－10） （4－11） 圖4－3 軸的受力簡圖 計算結(jié)果數(shù)據(jù)如表4－2所示 表4－2 計算結(jié)果 載荷 水平面 垂直面 支反力F 彎矩M ， 總彎矩 扭矩T 由以上數(shù)據(jù)顯示，C點是危險截面。 由第三強度理論得 （4－12） 故強度滿足設(shè)計要求。 5.其他零部件的設(shè)計 5．1保護裝置的設(shè)計 由于玉米秸稈青貯機工作的環(huán)境非常的差，因此保護傳動部分不被塵土污染是提高青貯機工作壽命的一個必要措施。傳動部分的保護結(jié)構(gòu)采用殼形，該保護殼被固定在側(cè)板上，杜絕了外部灰塵的進入，可以保證傳動的可靠。因此說傳動保護設(shè)備是青貯機中僅次于切割和粉碎的部件．另外，因為青貯機中的各軸多采用套筒的形式，防止灰塵進入套筒內(nèi)部也是要考慮的一個問題，在這個方面，本設(shè)計采用了先進的曲面密封的方法，試驗表明，這種方法非常有效，密封效果非常好。 5．2輔助裝置設(shè)計 5．2．1喂入口的設(shè)計 喂入口的結(jié)構(gòu)必須保證玉米的順利喂入且不向兩邊傾斜，使玉米植株在粉碎的過程中不會重新被拋到機體外，本機械采用雙喂入輥來喂入玉米秸稈，上下排布，使玉米桿準(zhǔn)確喂入切碎區(qū)． 5．2．2機殼設(shè)計 機殼采用厚度為4mm的熱軋厚鋼板用卷板機制成所需形狀。然后焊接到左右側(cè)板上． 6. 結(jié) 論 青貯機制造技術(shù)的落后已經(jīng)嚴(yán)重影響著我國畜牧業(yè)的健康發(fā)展，盡快提高我國青貯機的制造水平和應(yīng)用水平，研制適應(yīng)我國發(fā)展的青貯設(shè)備，為我國畜牧業(yè)和奶業(yè)的發(fā)展提供性能優(yōu)良、造價適中的加工裝備，已成為一項必須盡快解決的任務(wù)。因此，應(yīng)盡快提高我國青貯機的應(yīng)用水平和制造水平，帶動畜牧業(yè)和奶業(yè)的發(fā)展，徹底解決種植業(yè)的原料利用問題，為農(nóng)村經(jīng)濟持續(xù)、健康發(fā)展提供后勁。 本課題研究的青貯機是在原蘇聯(lián)制造的青貯機的基礎(chǔ)上加以改進，采用新的切割器和粉碎器，使青貯機的工作效率大大提高，且在設(shè)計中采用套筒結(jié)構(gòu)，減小了青貯機的體積．。安全方面，該青貯機在輸出傳動中采用帶傳動，可有效的防止因為過載而損壞青貯機的部件。 根據(jù)市場需求，在調(diào)研國內(nèi)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，經(jīng)消化吸收、改進設(shè)計了此機器，在設(shè)計過程中，充分考慮了玉米的含水率，植株的密度和地塊的狀況等物理特性，因此工作的可靠性有了較大的提高。本機采用了先進的加工工藝，在經(jīng)濟性、耐用性、可靠性、安全性、等達到了較高的水平。 致 謝 經(jīng)過近兩個月的忙碌，《青玉米秸稈收割切碎機的設(shè)計》業(yè)已完成。首先感謝我的指導(dǎo)老師老師，本設(shè)計是在李老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從整理資料，到設(shè)計的畫圖，說明書的編寫都給予我精心的指導(dǎo)，到后期的說明書的排版和設(shè)計圖紙的查缺補漏，李老師都給予我很大的鼓勵和幫助。 回首過去的一百多個日日夜夜，從設(shè)計任務(wù)的下發(fā)，直到任務(wù)完成，我遇到了許多的困難，出現(xiàn)了許多的錯誤，設(shè)計方案多次修改。在畢業(yè)設(shè)計中，我與其他同學(xué)互相討論，查資料，為選出最優(yōu)的方案，做著不懈的努力。盡管在畢業(yè)設(shè)計中遇到了種種困難，但是都能一一克服，在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，最終圓滿的完成設(shè)計任務(wù)。 畢業(yè)在即，謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！同時也向支持、關(guān)心、幫助過我的人表示感謝!祝他們健康、工作順利、前程似錦! 參考文獻 [1] 蔣 耀 八十年代國內(nèi)外農(nóng)機化新技術(shù) [M] 哈爾濱：農(nóng)村讀物出版社，1984 [2] 肖遠金．幾種飼料收獲機械 [J] 農(nóng)業(yè)機械，2002，（6）：50 [3] 沈再春．農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備[M]．北京:農(nóng)業(yè)出版社出版，1993，68-72． [4] 隆 重．青貯玉米機械化生產(chǎn)技術(shù) [J] 農(nóng)業(yè)機械，2001，（5）：54—55 [5] 王鐵靈．．中國奶業(yè)現(xiàn)狀[J]．中國牧業(yè)通訊，2002，（2）：40~42 [6]機械設(shè)計手冊 上 下冊（第二版） 化學(xué)工業(yè)出版社 [7] 王之煦．許杏根主編．簡明機械設(shè)計手冊． 北京：機械工業(yè)出版社 1997 [8] 洪鐘德主編．簡明機械設(shè)計手冊．上海：同濟大學(xué)出版社，2002 [9] 甘永立主編．幾何量公差與檢測．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001 [10]機械設(shè)計第七版 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編． [11] 趙振起編著 機械制圖手冊 國防工業(yè)出版社． [12] 蔡春源主編．新編機械設(shè)計實用手冊．北京：學(xué)苑出版社，1992． [13]機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組編．機械設(shè)計手冊（第二版）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987． [14] 李經(jīng)懿，王修桂，韋華琴．前置式玉米收獲機的研究[J]．山東農(nóng)機，1998，(4):3-7． [15] 劉漢林．玉米收獲機械化發(fā)展問題淺談[J]．江蘇農(nóng)機化，2004，(4):19-19． [16] 王如喜．玉米收獲機械化技術(shù)的發(fā)展及對策[J]．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2004，14(6):92-93． [17]張寶苓．玉米聯(lián)合收獲機的發(fā)展及應(yīng)注意的問題．農(nóng)業(yè)機械化研究文集，2002（1）：3 [18]胡偉．應(yīng)加強玉米收獲機的開發(fā)和推廣．農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督，2001（6）：31 [19]林建華．強力推進玉米機收．農(nóng)機科技推廣，2003（10）：8