畢業(yè)設計（論文）盤刀式鍘草機設計（含）

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1、 全日制普通本科生畢業(yè)設計 盤刀式鍘草機設計 THE DISIGN OF DISHTYPE HAY CUTTER 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級：2008級機械設計制造及其自 指導老師及職稱： 學 部：理工學部 提交日期：2012年5月 全日制普通本科生 畢業(yè)設計誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已

2、經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本設計的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 2 1.1 鍘草機的研究目的和意義 2 1

3、.1.1 鍘草機的研究目的 2 1.1.2 鍘草機的研究意義 2 1.2 鍘草機的設計要求和方法 3 1.2.1 我國畜牧業(yè)對鍘草機的要求 3 1.2.2 鍘草機的設計要求 4 2 總體方案與設計計算 5 2.1 總體方案 5 2.1.1 鍘草機的總體構(gòu)成 5 2.2 各主要工作部件的配置關(guān)系及工作過程 5 2.2.1 喂入機構(gòu) 5 2.3 主要工作部件設計與計算 7 2.3.1 主要性能參數(shù)與技術(shù)指標 7 2.3.2 主要工作部件的參數(shù)選擇與計算 7 2.4 傳動設計與計算 12 2.4.1 擬定傳動方案 12 2.4.2 確定總

4、傳動比和分配各級傳動比 12 2.4.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 13 2.4.4 傳動部件參數(shù)的選擇與計算 13 3 典型零件的受力分析與強度校核 24 3.1 主軸的受力分析與強度校核 24 3.2 軸承的選型與校核 28 4 技術(shù)經(jīng)濟效益分析 29 4.1 生產(chǎn)成本計算 29 4.2 市場售價預測 29 4.3 社會與經(jīng)濟效益分析 29 5 結(jié)束語 30 參考文獻 30 致謝 31 附錄 33 盤刀式鍘草機設計 摘 要：隨著畜牧業(yè)的發(fā)展,草飼料加工機械也得到了大力發(fā)展,鍘草機是應用較廣泛的草飼料加工機具

5、之一,但該機具仍存在著切割過程中功率消耗過大的問題,切碎器的設計對于鍘草機切割功耗起著決定性作用,而動刀片又是切碎器的主要工作部件。因此,設計出性能優(yōu)良的切碎器顯得尤為重要。本文分析了各個時代盤刀式鍘草機的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，設計出一種新型盤刀式鍘草機，本機采用電動機提供動力，通過帶輪傳動機構(gòu)，將運動和動力傳送到動刀架主軸，然后通過齒輪傳動機構(gòu)，將所需的運動和動力傳送至上下喂入輥，從而實現(xiàn)秸稈鍘切。整個機構(gòu)簡單且易于操作，便于維護，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，為實現(xiàn)飼料加工機械化與規(guī)模化提供了前提。 關(guān)鍵詞：盤刀式鍘草機；盤刀；鍘草 The Disign of Dishtype Hay

6、 Cutter Abstract: With the development of livestock husbandry, grass feed processing machinery also got vigorously develop, Dishtype Hay Cutteris the grass is often applied to feed processing one of the machines, but this machine there are still exist during the cutting power of excessive con

7、sumption, the design to chop Dishtype Hay Cutteris cutting power plays a decisive role, but the move is the main blades for working parts chop. Therefore, designed for good performance of chopped becomes especially important. This paper analyzes the research and development status of each era plate

8、knife chaff cutter, design a new type of disk knife chaff cutter, this machine uses the electric motor through a pulley drive mechanism, the movement and momentum transferred to the knifeshelf spindle transmission to the upper and lower feed roller to achieve the straw voltage cut. The entire organi

9、zation is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, and provides a premise for the mechanization and large-scale feed processing. Key words: Dishtype Hay Cutter; Dishtype; Hay Cutter 1 前言 鍘草機是我國使用最早和生產(chǎn)量較多的飼草加工機械之一。早在三十年代，我國廣大農(nóng)村開始應用手壓

10、鍘刀，來實現(xiàn)長草短喂飼方法。中華人民共和國成立以來，先在農(nóng)村推廣了手搖鍘草機，六十年代推廣應用了電動鍘草機，進入六十年代中期到七十年代，各省市相繼開始自行研制了不同類型的鍘草機，經(jīng)國家鑒定部門投產(chǎn)了一批不同型號的鍘草機。從此鍘草機無論從數(shù)量上還是型號上開始增多，而三化程度不高，進入八十年代，鍘草機開始進行了系列設計并制定了全國性的系列型譜。進入九十年代，國務院提出了利用秸稈養(yǎng)畜，這是發(fā)展我國畜牧業(yè)的重大舉措。 1.1 鍘草機的研究目的和意義 1.1.1 鍘草機的研究目的 我國研制了青貯飼料收獲機、青切機等機械，這些機具在大型國營牧場和較大養(yǎng)畜專業(yè)戶中應用較多，而在農(nóng)村還沒有得到普及，

11、有的機型還不適于農(nóng)村和個體戶[1]；三是為提高秸稈利用率、消化率和適口性。每年生產(chǎn)約5.7億噸作物秸稈，這是一項巨大的飼料資源，而如何開發(fā)利用好農(nóng)作物秸稈，這必然給飼草飼料加工機械提出了新要求。隨著作物秸稈氨化飼料的推廣應用，一些科研和生產(chǎn)部門生產(chǎn)了專用設備——秸稈調(diào)制機，但目前定型的機型少，造價較高，還不能廣泛應用于生產(chǎn)中去，我國當前在秸稈飼料利用上，主要有四種處理方法，一是氨化（堿化）后喂飼；二是經(jīng)過青貯后喂飼；三是直接喂飼；四是加工草粉制成顆粒喂飼。前三種都需要經(jīng)過鍘切后來處理，方能收到預期效果。因此，飼草料加工工業(yè)的迅速發(fā)展對鍘草機的設計和制造提出了更高、更新的要求。 1.1.2

12、鍘草機的研究意義 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，對畜產(chǎn)品的需求有了較大的增加．大力加強和發(fā)展畜牧業(yè)將是中國農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向。我國具有豐富的農(nóng)作物秸稈資源,每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈約5.7 億噸,其中可作飼料的有3. 5 億噸,它是我國廣大農(nóng)區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料。秸稈中含有可消化干物質(zhì)35 %～50 %,粗蛋白3 %～8 % ,特別適合于喂飼牛、羊等反芻動物。改革開放以來,我國糧食總產(chǎn)量提高很快,但是我國人口多,人均耕地少,每年人均占有糧食一直低于400 千克,距世界公認的糧食過關(guān)標準500千克相差甚遠，與發(fā)達國家相比差距更大，不可能提供大量糧食用作飼料。顯然對我國而言，僅僅依靠糧食

13、生產(chǎn)飼料來發(fā)展畜牧業(yè)這條路是行不通的。目前，減少畜牧用糧的辦法有：(1)發(fā)展配合飼料并改良畜禽品種，以提高飼料轉(zhuǎn)化率；(2)調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展飼草料轉(zhuǎn)化率高的家禽生產(chǎn)；(3)加強防疫滅病，減少畜禽因死亡造成的飼料損失；(4)飼、糧分流，以一部分耕地種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼草料作物：(5)大量開發(fā)利用非常規(guī)飼草料資源。其中前四點己經(jīng)受到重視，第五點對于減少飼料糧消耗有重要的意義，卻一直未被重視。在“非常規(guī)飼草料”中，農(nóng)作物秸稈等數(shù)量最大、分布最廣，自然成為發(fā)展畜牧業(yè)的首選突破口。秸稈作為一種資源，已受到世界各國的關(guān)注和開發(fā)利用。我國人口眾多，而耕地面積有限，為了減少畜牧業(yè)對糧食的依賴,更要充分利用和開發(fā)

14、農(nóng)作物秸稈飼料,發(fā)展“節(jié)糧型畜牧業(yè)”,特別是對于發(fā)展農(nóng)區(qū)秸稈養(yǎng)牛,具有十分重要的意義。 據(jù)資料統(tǒng)計：我國每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所遺留的各種農(nóng)作物秸稈大約有6億多噸，其中約30％為玉米秸稈。如果充分利用秸稈加工技術(shù)，如切碎、揉碎和粉碎以及青貯與氨化等，把秸稈加工成飼草料，不但可以節(jié)約大量的糧食，還可以過腹還田，充分利用氮、磷以及各種有機物成分，提高微量元素的循環(huán)利用率，達到培育地力、提高土壤的肥力、改善土壤土粒結(jié)構(gòu)的目的，起到防止土壤風蝕、沙化和退化的作用[2]。因此，80年代以來，我國對農(nóng)作物秸稈處理進行了許多研究工作。應用最廣泛的是粉碎和鍘切機械加工，因為，無論是化學處理還是生物處理，其第一道工序

15、需要將秸稈粉碎或鍘切。然而，我國目前農(nóng)作物秸稈的利用率還很低，很多農(nóng)民將收獲后的農(nóng)作物秸稈燒掉，既造成資源浪費又污染了環(huán)境。因此，不斷研制飼草加工機械，提高農(nóng)作物秸稈的利用率，對發(fā)展節(jié)糧效益型畜牧業(yè)具有非常重要的意義。 1.2 鍘草機的設計要求和方法 1.2.1 我國畜牧業(yè)對鍘草機的要求 鍘草機是奶牛、肉牛、羊、馬等食草動物飼料的主要加工機具，用來鍘切青飼玉米、各種秸稈、谷草、牧草、稻麥草等。我國畜牧業(yè)對粗草飼料加工長度的要求是：牛以3～4 cm為宜；綿羊以1.5～2.5 cm為宜；粗大的莖節(jié)應破碎。因此對鍘草機的要求是： 1）切碎質(zhì)量好，碎段長度一致，盡量不產(chǎn)生長草段，超長率應

16、小于7%； 2）茬口整齊，斜茬率應小于5%； 3）切碎長度可根據(jù)飼養(yǎng)要求變化來調(diào)整； 4）附有自動喂入和拋出裝置； 5）切刀刃磨方便，結(jié)構(gòu)簡單，故障少。 1.2.2 鍘草機的設計要求 其主要性能指標應符合表1。 表1 鍘草機的技術(shù)條件 Table 1 Dishtype Hay Cutter technical conditions 項目 指標 超長率（%） ＜7 斜茬率（%） ＜5 破節(jié)率（%） ＞55 超長率的計算： Sc= （1） Sc——超長率

17、（%） ——在小樣中實際長度超出規(guī)定長度1/5的長草總重（g） ——小樣總量（g）； 斜茬率的測定： （2） ——斜茬率（%） ——斜茬草總重量(g); 斜茬草是指被切斷平面與母線夾角小于70度 破節(jié)率的測定： （3） ——破節(jié)率（%） ——草節(jié)被壓遍或破成兩半以上的帶節(jié)草的總重（g） ——小樣中帶節(jié)草的總重； 表2 物料單位草長度電量 Table 2 Mate

18、rial unit grass length power 物料名稱 單位草長度電量 谷草 30 玉米秸稈 30 野生草 25 單位草長度電量: （4） ——度電產(chǎn)量（） L——平均切草長度（mm） 平均切草長度的測定：在小樣中間除莖稈（葉、皮除外）測量每節(jié)長度，計算算術(shù)平均值。 （5） ——平均切草長度； n——小樣節(jié)數(shù)； 2 總體方

19、案與設計計算 2.1 總體方案 2.1.1 鍘草機的總體構(gòu)成 2.2 各主要工作部件的配置關(guān)系及工作過程 2.2.1 喂入機構(gòu) 喂入機構(gòu)由壓草輥和上、下喂入輥等部件組成。以保證喂入量均勻連續(xù)喂入機構(gòu)由壓草輥和上、下喂入輥等部件組成。以保證喂入量均勻連續(xù)，上喂入輥的壓緊機構(gòu)采用彈簧壓緊，有調(diào)節(jié)螺帽可改變彈簧的拉緊力，以調(diào)節(jié)上喂入輥對飼草的壓緊力[3]。對上喂草輥的傳動采用結(jié)構(gòu)緊湊的十字滑塊聯(lián)軸節(jié)。 1）切碎裝置。切碎裝置包括刀盤主軸，它在兩個深溝球軸承中轉(zhuǎn)動，軸的輸入端是大皮帶輪，輸出端是帶動齒輪箱傳動的直齒圓柱齒輪；軸中部固定有動 刀架，動刀架上用沉頭方頸螺栓固定二把把

20、動刀片，另有調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)刀片間隙， 1.電機；2.出草裝置；3.傳動系統(tǒng)；4.喂入機構(gòu)；5.輸送裝置；6.牽引機構(gòu)；7.切碎裝置；8.支架 圖1 鍘草機鍘草機示意圖 Fig.1 Dishtype Hay Cutter schemes 而定刀片則固定在喂入口下緣[4]。切碎裝置的外殼由下殼組、左上殼組和右上殼組組成，其分別用螺栓固定在機架上。右上殼組可以快速折開，只須將手柄逆時針方向轉(zhuǎn)動，并松開外殼的固定環(huán)。這種外殼便于檢查時拆裝，在外殼堵塞時也便于清理。 此處已刪除 ⑦計算齒寬 查《機械設計》表9-4 由于p>12.7 ,單排，則有

21、 查《機械設計》表9-1得內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬，則 齒鍘倒角 倒角半徑 取 鏈輪齒總寬 （22） 其中，n為鏈排數(shù)，為排距。 則有 3 典型零件的受力分析與強度校核 3.1 主軸的受力分析與強度校核 軸類零件是較常見的典型零件之一,也是傳動系統(tǒng)中最重要的零件。它們在機器中常用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞扭矩和運動。因此本章選取刀盤主軸進行受力分析與強度校核[17]。 （1）初步計算軸徑。軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-3，取A0=105[18],

22、由下式初步估算軸的最小直徑： （2）軸的徑向尺寸如圖4所示 圖4 主軸徑向尺寸 Fig.4 Spindle radial dimensions （3）軸的裝配關(guān)系如圖5所示 （4）軸的彎扭合成強度計算。由裝配軸承軸頸處直徑d=50mm，且軸向力忽略，查《機械零件手冊》，選取軸承型號為6310深溝球軸承，D=110mm，B=27mm。 1）求作用在軸上的力 ①齒輪上的作用力： ②帶輪對軸的作用力： ③動刀架對軸的作用力： 圖5 主軸裝配關(guān)系 Fig.5 Spindle assembly relation ④軸承對軸的

23、作用力: 則： 又 則： 又 2）計算軸上的彎距、扭距，并作圖 圖6 主軸受力立體圖 Fig.6 Spindle mechanical drawing 3）校核軸的強度 由軸的扭矩、彎矩圖可知，軸承處存在危險截面，因此在該處計算應力 （23） 因扭轉(zhuǎn)切應力不是對稱循環(huán)應力，故引入折合系數(shù)α，取 抗彎截面系數(shù)： 截面上的彎曲應力： 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力

24、： 軸的彎扭強度條件為： 圖7 彎矩示意圖 Fig.7 Bending and twisting schemes 圖8 扭矩示意圖 Fig.8 Torque figure （24） 彎矩圖和扭矩圖如上： 查表15-1得 則： 符合彎扭強度條件。 3.2 軸承的選型與校核 由主軸承軸頸處直徑d=50mm，軸向力忽略不計，查查《機械零件手冊》， 選取軸承型號為6310深溝球軸承。 1）主軸軸承的校核。由于只承

25、受徑向力的作用，且左右軸承受力大小相同，所以在這里僅需校核其中任意一個軸承即可，現(xiàn)取左軸承進行校核，由軸的校核已經(jīng)計算出軸承在徑向方向的力，故 N 預期計算軸承壽命（按工作10年，年工作200天，4小時工作制），則有： Lh` =102004=8000h 右軸承所需的基本額定動載荷 查《機械設計課程設計》 表15-6可知，6301型深溝球軸承的額定動載荷Cr=63.0 kN。此，C<, 故安全！同理左邊軸承C< ，也安全！ 2）減速箱中軸的軸承校核。由減速箱中軸承軸頸處直徑d=50mm，軸向力忽略不計，查查《機械零件手冊》，選取軸承型號為6310深溝球軸承

26、減速箱中軸承軸的校核。由于只承受徑向力的作用，且左右軸承受力大小相同，所以在這里僅需校核其中任意一個軸承即可，現(xiàn)取左軸承進行校核，由軸的校核已經(jīng)計算出軸承在徑向方向的力，故 預期計算軸承壽命（按工作10年，年工作200天，4小時工作制），則有： Lh` =102004=8000h 右軸承所需的基本額定動載荷 查《機械設計課程設計》 表15-6可知，6301型深溝球軸承的額定動載荷Cr=63.0 kN。此，C<, 故安全！同理左邊軸承C<，也安全！ 4 技術(shù)經(jīng)濟效益分析 4.1 生產(chǎn)成本計算 生產(chǎn)成本主要由原材料費用、人工工資、管理費用三大部分

27、組成。原材料費用與工人工資基本相等。整臺機器大約重895千克，而組成機器的材料又有好壞之分，有標準件和非標準件的區(qū)別。材料費用大約為5500元，工人工資與管理費用大約為3000元，即成本大約為8500元。 4.2 市場售價預測 從用戶的利益與企業(yè)盈利雙重角度考慮出發(fā)，選擇市場價錢為11000元每臺，這對與很多飼養(yǎng)牲畜大戶或者中小型畜牧企業(yè)來說，既能滿足需求，又不會增加 太大的經(jīng)濟負擔。可以說受到廣大用戶的青睞，同時也會給用戶和企業(yè)帶來較大 的效益。 4.3 社會與經(jīng)濟效益分析 不斷降低農(nóng)民勞動強度、提高生產(chǎn)率和企業(yè)的經(jīng)濟效益，增加農(nóng)民收入，已是農(nóng)機發(fā)

28、展的必然趨勢。但我國農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)手段還很落后，與國際上的現(xiàn)代化生產(chǎn)模式有很大差距，采用先進的機械化作業(yè)代替繁重的手工勞動是一項長期的任務[19]。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牲畜養(yǎng)殖業(yè)得到快速發(fā)展。在牲畜的生長過程中，用切碎的秸稈作飼料，可以增加牲畜的適口性，提高消化率及吸收率，減少飼養(yǎng)過程中的浪費，縮短飼養(yǎng)周期。及時處理大量秸稈，避免秸稈因腐爛焚燒帶來的環(huán)境污染問題，而且為大面積以地養(yǎng)地，增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量走出了新路子，減輕了環(huán)境污染[20]。此外，秸稈還田在抗旱保墑、減少化肥用量和節(jié)約生產(chǎn)成本、保護生態(tài)環(huán)境等方面均有明顯效果，而且對農(nóng)業(yè)的可持

29、續(xù)發(fā)展有重大的作用。因而農(nóng)戶對使用安全、價格適中的鍘草機要求比較迫切，為此我們研制了盤刀式鍘草機，該機具已通過性能檢測并已批量產(chǎn)品推廣，受到用戶歡迎，取得了較好的社會和經(jīng)濟效益。 5 結(jié)束語 歷時十二周的畢業(yè)設計到今天為止終于全部完成！近三個月以來，在湯教授的指導幫助下，經(jīng)過我和同組同學的共同努力和刻苦鉆研，我終于圓滿完成了預定的設計任務，為此我感到十分高興！ 通過這次畢業(yè)設計，我感到收獲很大。首先，使我對機械設計的方法和步驟有了一個比較清晰、具體的了解，為我以后從事的工作邁出了第一步。更重要的是，它提高了我查閱資料，分析解決實際問題的能力，同時也培養(yǎng)了我不驕不躁、嚴謹求實的工作作風。

30、 綜觀畢業(yè)論文工作的全過程，自認為是滿意的。但是，不可否認，本機也存在一些不足之處，如整體尺寸大，顯得有些笨重；功能還不齊全，例如，本次設計的鍘草機只能鍘切，而不能揉碎等。這似乎與農(nóng)機的傻、大、憨、粗的特點一 致。農(nóng)機未來的發(fā)展必定是向小巧、多功能、聯(lián)合作業(yè)的方向發(fā)展。這正是本機 機需要改進的地方。 最后，在離別之際，為我的母校送上一份真誠的祝福，祝福我的母校明天更美好！ 參考文獻 [1] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院. 農(nóng)業(yè)機械設計手冊［J］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社，2007：21-25. [2] 濮良貴，紀名剛. 機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2005：

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35、免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師湯楚宙教授。他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是湯教授仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩他的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 非常感謝學院給我們提供良好的研究條件和環(huán)境，然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。 附錄 附錄1：A0裝配圖×1 附錄2：A1零件圖×2 附錄3：A2零件圖×1 附錄4：A3零件圖×4 17