盤刀式鍘草機設計

盤刀式鍘草機設計,盤刀式鍘草機,設計 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計） 中 期 檢 查 表 學? 院：???? 東方科技學院??????????? 學生姓名 李震 學??? 號 200841914327 年級專業(yè)及班級 2008級機械制造設計及其自動化(3)班 指導教師姓名 湯楚宙 指導教師職稱 教授 論文（設計）題目 盤刀式鍘草機設計 畢業(yè)論文（設計）工作進度 已完成的主要內容 尚需解決的主要問題 ? 1.收集了相關資料 2. 確定了整體方案 3.初步完成了總體設計 4.各傳動機構的相關計算與校核 ? ? ? 1.傳動軸等的設計計算 2.其他零件圖，裝配圖修改 3.說明書的修改 ? ? 指導教師意見 ? ? ? ? ???????????????????? 簽名：????????????? 年??? 月??? 日?? 檢查小組意見 ? ? ?????????????????????? 組長簽名：?????????? 年??? 月??? 日?? ? 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 ? 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設計）任務書 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 學生姓名 李震? 學??? 號 200841914327 年級專業(yè)及班級 2008級機械制造及其自動化(3)班 指導教師及職稱 湯楚宙???教授 學??? 部 理工學部 ? ? ? ? ? ? 20??? 年???? 月???? 日 填 寫 說 明 ? 一、畢業(yè)論文（設計）任務書是學校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設計）題目下達給學生的一種教學文件，是學生在指導教師指導下獨立從事畢業(yè)論文（設計）工作的依據(jù)。此表由指導教師填寫。 二、此任務書必需針對每一位學生，不能多人共用。 三、選題要恰當，任務要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學生在規(guī)定的時限內，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務書規(guī)定的設計研究內容。 四、任務書一經(jīng)下達，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）畢業(yè)論文（設計）選題來源、選題性質和完成形式： 請在合適的對應選項前的“□”內打“√”，科研課題請注明課題項目和名稱，項目指“國家青年基金”等。 （二）主要內容和要求： 1．工程設計類選題 明確設計具體任務，設計原始條件及主要技術指標；設計方案的形成（比較與論證）；該生的側重點；應完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應用等要求。 2．實驗研究類選題 明確選題的來源，具體任務與目標，國內外相關的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內容、實驗原理及實驗方案；計算機應用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類論文 明確選題的任務、方向、研究范圍和目標；對相關的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 （三）主要中文參考資料與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設計）題目和明確了要求后，指導教師應給學生提供一些相關資料和相關信息，或劃定參考資料的范圍，指導學生收集反映當前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導老師根據(jù)選題情況明確學生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。 （四）畢業(yè)論文（設計）的進度安排： 1．設計類、實驗研究類課題 實習、調研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設計、計算、繪制圖紙、實驗及結果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。 2．文法經(jīng)管類論文 實習、調研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應責任人親筆簽名。 ? ? 畢業(yè)論文 （設計）題目 盤刀式鍘草機設計? 選題來源 □結合科研課題?? 課題名稱：???????????????????????????????????????? ■生產(chǎn)實際或社會實際?????????? □其他??? 選題性質 □基礎研究????? ■應用研究???? □其他 題目完成形式 □畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設計???? □提交作品，并撰寫論文 主要內容和要求 研究一種盤刀式鍘草機，用于秸桿和青飼料的切碎。 1.主要技術參數(shù)： 主軸轉速：500～600r/min3； 功 率：6～8kW; 生 產(chǎn) 率: 4～6t/h 2.需要提交的（電子）文稿： （1）完成3張A0圖（折合），并要求利用計算機繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正稿電子文檔各一份。； （2）撰寫不少于10000字設計說明書，提交草稿、正稿、正稿電子文檔各一份。要求計算合理、數(shù)據(jù)可靠，格式按湖南農業(yè)大學學報（自然科學版）的規(guī)定； （3）設計說明書的內容包括：①課題的目的和意義；②研究的主要內容；③整體方案的確定；④主要零、部件的選擇和設計；⑤工作過程分析與計算：⑥重要零、部件的計算與校核；⑦參考文獻；⑧鳴謝 注：此表如不夠填寫，可另加附頁。 主要中文參考資料與外文資料 ?1．沈再春主編.農產(chǎn)品加工機械與設備[M].北京.中國農業(yè)出版社.1993. 2. 李良藻、湯楚宙主編. 農產(chǎn)品加工機械[M].長沙：湖南教育出版社，1989. 3. 無錫輕工業(yè)學院主編. 食品工廠機械與設備 [M].北京：中國輕工業(yè)版社，1993. 4. 第一機械工業(yè)部農業(yè)機械研究所.農業(yè)機械設計手冊（上、下冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1972. 5. 龐聲海 饒應昌. 飼料加工機械使用與維修[M].北京：中國農業(yè)出版社,2000. 工作進度安排 起止日期 主要工作內容 2010．12．20前 選 題 2010．12．20-12．25 下達任務書 2010．12. 26-2011．03．05 開 題 2011．03．08-04．15 設 計 2011．04．16-04．20 中期考核 2011．04．21-05．13 完善與總結課題 2011．05．14-05．25 提交正稿與預審 2011．05．28-06．04 答辯與修改 要求完成日期：2011 年?5 月?28 日??????? 指導教師簽名：? ?????????????????????? 審查日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 專業(yè)委員會主任簽名： ????????????????? 批準日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 學院指導委員會簽名（公章）：?????????? 接受任務日期：20??? 年??? 月??? 日? ??????學生本人簽名：???????? ??????????????? 注：簽名欄必須由相應責任人親筆簽名。此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設計）開題報告 學生姓名 李震 學 號 200841914327 年級專業(yè)及班級 2008級機械設計制造及其自動化(3)班 指導教師及職稱 湯楚宙 教授 學 部 理工學部 20 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）題目 盤刀式鍘草機設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字） 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。為解決這一問題,以9Z-480型鍘草機為樣機,通過對其切碎器切割過程進行試驗研究分析,推導出動刀片的等滑切角刀刃曲線方程(即對數(shù)螺線方程)。為使等滑切角刀刃曲線設計更為準確,利用計算機軟件MATLAB編程,根據(jù)所得到的方程繪制出不同角度的等滑切角曲線;利用三維軟件技術,對樣機的切碎器進行參數(shù)化建模和運動仿真。這種新型設計方法可使設計方案交流方便,整體設計程序更具有靈活性和高效性,縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期。針對所選定的等滑切角曲線,設計并生產(chǎn)了不同等滑切角的動刀片,在該樣機上采用正交試驗,對試驗數(shù)據(jù)進行分析,得出切碎器切割功率消耗最小的數(shù)學模型,并對該模型進行優(yōu)化,得到最優(yōu)結果。為切碎器的系列化設計與生產(chǎn)提供有力的依據(jù)。 國內外研究現(xiàn)狀 盤刀式鍘草機是用各種動力和配套農機具裝備農業(yè)生產(chǎn),從而實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)工具的現(xiàn)代化。實現(xiàn)農業(yè)機械化,可以減輕勞動生產(chǎn)強度,大幅度提高勞動生產(chǎn)率、資源利用率和產(chǎn)品商品率,促進農村經(jīng)濟和社會的發(fā)展。新中國成立以后,黨中央和中央人民政府十分重視對農業(yè)生產(chǎn)工具的恢復和改良,積極地、有計劃地、有步驟地為實現(xiàn)農業(yè)機械化準備條件。農業(yè)機械化技術是實現(xiàn)農業(yè)科學現(xiàn)代化的物質基礎,是實現(xiàn)農業(yè)物資資源持續(xù)、合理利用的重要手段。在我國加速發(fā)展農業(yè)現(xiàn)代化的新時期,正確把握農業(yè)機械化技術發(fā)展趨勢有著重要的現(xiàn)實意義。不同國家農業(yè)機械化技術發(fā)展各有不同,中國農業(yè)機械化發(fā)展也有其特殊性,需要從政策、資金、體制建設、人才培養(yǎng)以及技術創(chuàng)新等方面綜合提高,走有中國特色的農業(yè)機械化技術發(fā)展道路。今天,我們處在由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)轉變的發(fā)展時期,農業(yè)機械化是農業(yè)生產(chǎn)諸多要素中影響農業(yè)國際競爭力的關鍵因素,農業(yè)機械化水平是形成農業(yè)國際競爭力的核心能力,農業(yè)機械化水平的高低決定著國家在農業(yè)國際領域競爭力的強弱,新階段要走適應新型 工業(yè) 化道路和有效提高我國農業(yè)國際競爭力的新型農業(yè)機械化道路,突出多樣性、綜合性、優(yōu)質高效,與農業(yè)產(chǎn)業(yè)化和城鎮(zhèn)化相結合,促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、農業(yè)結構調整和區(qū)域經(jīng)濟共同發(fā)展,選擇技術進步與發(fā)揮勞動資源優(yōu)勢互補的組合型農業(yè)機械化技術路線。 參考文獻 1沈再春主編，農產(chǎn)品加工機械與設備.北京.中國農業(yè)出版社 1993 2李良藻、湯楚宙主編.農產(chǎn)品加工機械.長沙：湖南教育出版社 1989 3無錫輕工學院主編.食品工廠機械與設備.北京：中國輕工業(yè)出版社 1993 4第一機械工業(yè)部農業(yè)機械研究院.農業(yè)機械設計手冊（上、下冊）.北京：機械工業(yè)出版社 1972 5龐聲海 饒應昌.飼料加工機械與維修.北京：中國農業(yè)出版社 2000 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等） 研究目的： 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。 研究內容： 研究一種盤刀式鍘草機，用于秸稈和青飼料的切碎。 1主要技術參數(shù)： 主軸轉速：500～600r/min3 功率：6～8kw 生產(chǎn)率：4～6/h 2需要遞交的文稿 1完成3張A0圖，并要求利用計算機繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正稿電子文檔各一份。 2撰寫不少于1000字設計說明書，遞交草稿、正稿、正稿電子文檔各一份。要求計算合理、數(shù)據(jù)可靠，格式按湖南農業(yè)大學學報（自然科學版）的規(guī)定。 3設計說明書的內容包括：1課題的目的和意義；2研究的主要內容；3整體方案的確定4主要零部件的選擇和設計；5工作過程分析與計算；6重要零部件的計算與校核；7參考文獻；8鳴謝 研究方法： 1．在理論上設計其基本裝置：構架、緩沖裝置、連接； 2．通過ProE、CAD軟件繪制構架及緩沖裝置； 3．設計各個部分的尺寸、材料、制造工藝性； 4. 對裝置進行強度校核，實驗論證其可行性； 5．繪制最終的圖紙； 6．有條件的話可以做出實物。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） （1）2010年11月～12月 選題 （2）2011年1 月～4 月 查閱收集相關資料整理資料并完成開題報告 （3）2011年4月1日～10日 裝置的結構設計，包含對防護裝置構架以及緩沖裝置進行設計和分析，對防護裝置與車體的連接部分進行設計，保證連接可靠 （4）2011年4月11日～20日 對裝置進行強度校核，論證其可行性 （5）2011年4月15日～30日 整理規(guī)范設計圖紙,整理設計說明書 （6）2011年5月1日 ～13日 總結課題,查漏補缺 （7）2011年5月14日～25日 提交正稿與預審 （8）2011年5月28日～6月4日 答辯、修改和完善論文 論證小組意見 組長簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會意見 ??????????????????????????????專業(yè)委員會主任簽名： ??????????????????????????????20 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 湖南農業(yè)大學東方科技學院畢業(yè)論文（設計）開題論證審批表 學生姓名 李震 學號 200841914327 年級專業(yè)及班級 2008級機械設計制造及其自動化(3)班 指導教師及職稱 湯楚宙 教授 開題時間 2012年 9 月 25 日 畢業(yè)論文（設計）題目 盤刀式鍘草機設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等）（宋體五號，行間距單倍行距。） 一、選題研究意義 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)將是中國農業(yè)的主要發(fā)展方向。我國具有豐富的農作物秸稈資源,每年生產(chǎn)的農作物秸稈約5.7 億噸,其中可作飼料的有3. 5 億噸,它是我國廣大農區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料。秸稈中含有可消化干物質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，以提高飼料轉化率；(2)調整畜牧業(yè)結構，發(fā)展飼草料轉化率高的家禽生產(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)農作物秸稈飼料,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：我國每年農業(yè)生產(chǎn)中所遺留的各種農作物秸稈大約有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，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、改善土壤土粒結構的目的，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，其第一道工序需要將秸稈粉碎或鍘切。然而，我國目前農作物秸稈的利用率還很低，很多農民將收獲后的農作物秸稈燒掉，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。 二、國內外研究現(xiàn)狀 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，我國廣大農村開始應用手壓鍘刀，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。 三、主要參考文獻 [1] 中國農業(yè)機械化科學研究院. 農業(yè)機械設計手冊［J］.北京：中國農業(yè)科學技術出版社，2007：21-25. 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[20] 龐聲海，饒應昌.飼料加工機械使用與維修［M］.北京:中國農業(yè)出版社，2000：80-83. 研究方案 四、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，而在農村還沒有得到普及，有的機型還不適于農村和個體戶[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。 五、研究內容 1、鍘草機的研究目的和意義 2、鍘草機的設計要求和方法 3、總體方案與設計計算 4、零件的受力分析與強度校核 5、經(jīng)濟效益分析 六、研究方法 通過對其切碎器切割過程進行試驗研究分析,推導出動刀片的等滑切角刀刃曲線方程(即對數(shù)螺線方程)。為使等滑切角刀刃曲線設計更為準確,利用計算機軟件MATLAB編程,根據(jù)所得到的方程繪制出不同角度的等滑切角曲線;利用三維軟件技術,對樣機的切碎器進行參數(shù)化建模和運動仿真。這種新型設計方法可使設計方案交流方便,整體設計程序更具有靈活性和高效性,縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期。針對所選定的等滑切角曲線,設計并生產(chǎn)了不同等滑切角的動刀片,在該樣機上采用正交試驗,對試驗數(shù)據(jù)進行分析,得出切碎器切割功率消耗最小的數(shù)學模型,并對該模型進行優(yōu)化,得到最優(yōu)結果。為切碎器的系列化設計與生產(chǎn)提供有力的依據(jù)。 七、預期成果 1、提供0號設計圖紙一張、1號設計圖紙兩張、零件圖5張以上； 2、撰寫設計計算說明書一分； 3、查閱參考資料文獻15篇以上； 八、條件保障 1、湯教授的親臨指導 2、個人的學術基礎 3、相關機械設計軟件、資料的支持 時間進程安排 工作進度安排 起止日期 主要工作內容 2011.9.20—2011.9.21 下達任務書 2011.9.20—2011.9．24 查閱文獻、收集資料 2011.9.25 完成開題報告 2011.9.26—2011.12.30 總體方案設計 2012.1.2—2012.3.15 總裝圖和零件圖的繪制 2012.3.15—2012.4.25 撰寫設計計算說明書 2012.3.30—2012.4.1 完成中期檢查 2012.5.6—2012.5.7 提交畢業(yè)設計正稿 2012.5.14—2012.5.20 準備答辯并修改 開題論證小組意見 組長簽名： 年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)教研室主任簽名： 年 月 日 湖南農業(yè)大學東方科技學院湖南農業(yè)大學東方科技學院全全日日制制普普通通本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設設計計盤刀式鍘草機設計盤刀式鍘草機設計THE DISIGN OF DISHTYPE HAY CUTTER學生姓名學生姓名：李李 震震學學 號：號：200841914327年級專業(yè)及班級：年級專業(yè)及班級：2008 級級機械機械設計設計制造制造及其自及其自 動動化化(3)班班指導老師及職稱：指導老師及職稱：湯湯楚宙楚宙 教授教授學學 部：部：理工學部理工學部湖南長沙提交日期：2012 年 5 月湖南農業(yè)大學東方科技學院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)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內容外，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，本設計的著作權由本人與湖南農業(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果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 年 月 日目 錄摘要 .1關鍵詞 .11 前言 .21.1 鍘草機的研究目的和意義 .21.1.1 鍘草機的研究目的 .21.1.2 鍘草機的研究意義 .21.2 鍘草機的設計要求和方法 .31.2.1 我國畜牧業(yè)對鍘草機的要求 .31.2.2 鍘草機的設計要求 .42 總體方案與設計計算 .52.1 總體方案 .52.1.1 鍘草機的總體構成 .52.2 各主要工作部件的配置關系及工作過程 .52.2.1 喂入機構 .52.3 主要工作部件設計與計算 .72.3.1 主要性能參數(shù)與技術指標 .72.3.2 主要工作部件的參數(shù)選擇與計算 .72.4 傳動設計與計算 .122.4.1 擬定傳動方案 .122.4.2 確定總傳動比和分配各級傳動比 .122.4.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) .132.4.4 傳動部件參數(shù)的選擇與計算 .133 典型零件的受力分析與強度校核 .243.1 主軸的受力分析與強度校核 .243.2 軸承的選型與校核 .284 技術經(jīng)濟效益分析 .294.1 生產(chǎn)成本計算 .294.2 市場售價預測 .294.3 社會與經(jīng)濟效益分析 .295 結束語 .30參考文獻 .30致謝 .31附錄 .331盤刀式鍘草機設計盤刀式鍘草機設計學 生：李 震指導老師：湯楚宙(湖南農業(yè)大學東方科技學院，長沙 410128)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，將運動和動力傳送到動刀架主軸，然后通過齒輪傳動機構，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)?；峁┝饲疤帷ｊP鍵詞：盤刀式鍘草機；盤刀；鍘草The Disign of Dishtype Hay CutterStudent:LizhenTutor:TangChuzhou(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)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 consumption, 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 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 2knifeshelf spindle transmission to the upper and lower feed roller to achieve the straw voltage cut. The entire organization 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 Cutter1 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，我國廣大農村開始應用手壓鍘刀，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，而在農村還沒有得到普及，有的機型還不適于農村和個體戶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。31.1.2 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)將是中國農業(yè)的主要發(fā)展方向。我國具有豐富的農作物秸稈資源,每年生產(chǎn)的農作物秸稈約 5.7 億噸,其中可作飼料的有 3. 5 億噸,它是我國廣大農區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料。秸稈中含有可消化干物質 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，以提高飼料轉化率；(2)調整畜牧業(yè)結構，發(fā)展飼草料轉化率高的家禽生產(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)農作物秸稈飼料,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：我國每年農業(yè)生產(chǎn)中所遺留的各種農作物秸稈大約有 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，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、改善土壤土粒結構的目的，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，其第一道工序需要將秸稈粉碎或鍘切。然而，我國目前農作物秸稈的利用率還很低，很多農民將收獲后的農作物秸稈燒掉，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。41.2 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 34 cm 為宜；綿羊以 1.52.5 cm 為宜；粗大的莖節(jié)應破碎。因此對鍘草機的要求是：1）切碎質量好，碎段長度一致，盡量不產(chǎn)生長草段，超長率應小于 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)要求變化來調整；4）附有自動喂入和拋出裝置；5）切刀刃磨方便，結構簡單，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= %100GyGc（1）Sc超長率（%）在小樣中實際長度超出規(guī)定長度 1/5 的長草總重（g）Gc小樣總量（g）；Gy斜茬率的測定： %100GyGxSx（2） 斜茬率（%）Sx斜茬草總重量(g);Gx5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： %100jppGGS（3）破節(jié)率（%）Sp草節(jié)被壓遍或破成兩半以上的帶節(jié)草的總重（g）Gp小樣中帶節(jié)草的總重；Gj表 2 物料單位草長度電量Table 2 Material unit grass length power物料名稱單位草長度電量 HKWKg谷草30玉米秸稈30野生草25單位草長度電量: Lggdd（4）度電產(chǎn)量（）dgHKWKgL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，計算算術平均值。 nLL（5）平均切草長度；Ln小樣節(jié)數(shù)；62 總體方案與設計計算2.1 總體方案2.1.1 鍘草機的總體構成2.2 各主要工作部件的配置關系及工作過程2.2.1 喂入機構 喂入機構由壓草輥和上、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采用彈簧壓緊，有調節(jié)螺帽可改變彈簧的拉緊力，以調節(jié)上喂入輥對飼草的壓緊力3。對上喂草輥的傳動采用結構緊湊的十字滑塊聯(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動刀片，另有調節(jié)螺栓調節(jié)刀片間隙，7 1.電機；2.出草裝置；3.傳動系統(tǒng)；4.喂入機構；5.輸送裝置；6.牽引機構；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8時針方向轉動，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。2）拋送裝置。出草裝置包括固定在動刀架上的拋送葉板、輸送管和偏向器等，切碎段經(jīng)葉板的拋送、在獲得較高的速度后沿切碎器外殼切線方向進入輸送管中，輸送管內有一股由拋送葉板高速旋轉后所產(chǎn)生的上升氣流，繼續(xù)將切碎段向上輸送，經(jīng)偏向器落至指定處5。輸送管是由單節(jié)管子按青貯塔高度而連接起來的，每對管都用鎖扣鎖住。3）傳動系統(tǒng)。電動機提供動力，通過帶輪傳動機構，將運動和動力傳送到動刀架主軸，然后通過一對直齒圓錐齒輪傳至齒輪箱輸入軸帶動下喂入輥，輸入軸上裝有兩個直齒圓柱齒輪帶動另外一根輸入軸于此同時帶動上喂入輥6。該機器設有行走輪，工作時短距離移動鍘草機很方便，但運輸速度限制在5 公里/小時以下，若需長距離移動，應用運輸工具裝運。2.3 主要工作部件設計與計算2.3.1 主要性能參數(shù)與技術指標2.3.2 主要工作部件的參數(shù)選擇與計算本次設計的盤刀式鍘草機，主要用于含水率較高的青飼玉米秸稈等物料的切碎。（1）電機的選擇。根據(jù)國內市場上現(xiàn)有機型，選用電機型號 Y160L-4 三相異步電動機7。其標準查知：額定功率： 6Kw；同步轉速： 500r/min；滿載轉速： 440r/min；1）主要技術指標（見表 3）2）主要性能參數(shù)（見表 4）表 3 主要技術指標Table3 Its main technical indices項目技術指標切草長度（cm）1.54配套動力三相電動機或柴油機，根據(jù)生產(chǎn)率和設計要求計算后確定功率及型號生產(chǎn)率（t/h）99表 4 主要性能參數(shù)Table4 Main performance parameters性能參數(shù)配套動力6kw 電機生產(chǎn)率9t/h切草長度（mm）15、20、22、32、40刀盤轉速（r/min）500刀片數(shù)2V 形帶6 根（2）喂草輥的選擇。喂草輥的作用是壓緊和喂送秸稈草料，其喂入性能與輥的直徑和形狀直接有關。常用的喂草輥分為刀齒形、溝齒形、星齒輥和光齒形四種，見圖 2-2。刀齒輥的特點是喂送能力強，但容易纏草，光輥則相反，溝齒輥和星齒輥介于兩者之間8。光輥只能用作下草輥，其他三種則兼作上、下喂草輥。為了適應飼草層厚薄的變化和使飼草壓緊程度較為均勻，上喂入設有壓緊機構。喂入機構的配置要求：1）下喂入輥的上平面應量與固定刀底刃的上平面在同一水平面上；2）為保證將飼料壓縮到一定的緊度，在飼料多時也不會堵塞，要求上喂入輥能隨草層厚度變化，一方面做旋轉運動，一方面做上下運動9。因此必須有特殊的傳動機構及壓緊機構。上、下喂草輥的直徑 Dg 由下式確定： （mm） )cos1 (2)1 (tDg（6）式中：喂料槽上草層的厚度 （mm）t 草層通過喂草輥時的壓縮系數(shù)，常用=0.60.8草層與輥的摩擦角，3216 通過各方面的比較分析，本設計下草輥選用刀齒形，上草輥選用溝齒形。據(jù)10調查每根玉米秸稈的平均直徑為 3cm，輸送帶上以堆放三層為宜，則喂入鏈上草層厚度為 82mm，取壓縮系數(shù)=0.7，摩擦角于是：26）（mm120)26cos1 (2)7 . 01 (82)cos1 (2)1 (tDg中型切碎機常用喂入輥直徑為 100140 mm，本次喂入輥取 Dg=120mm。（a）刀齒形；（b）星齒形；（c）溝齒形; (d)光棍圖 2 喂草輥的形狀Fig.2 grass roller shape（3）喂入口的尺寸確定1）喂入口的高度和寬度可由下式確定：ab )(602mmnlZkQabcddc（7）式中： 鍘草機的設計生產(chǎn)率（Kg/h）；Q喂入口的充滿系數(shù)，=0.40.6；ckck秸稈飼草的切斷長度（m）；l切刀數(shù)，=24；dZdZ刀盤轉速，=350950 r/min；dndn 壓緊后的秸稈飼草體積質量，=120160 。cc3/mkg乘積確定后，按=1/31/4求出、值。ababab11由于加工或收獲青貯玉米的實際生產(chǎn)率為理論生產(chǎn)率的 70%，本次設計為9t/h，所以t/h；86.127 . 097 . 0實際設計QQ取=3，=500 r/min，=160，得：dZdnc3/mkg）（2m0915. 003435. 0160304. 0015. 05 . 060100086.1260cddcnlZkQab取=0.048，又=1/31/4，則取=120mm，=400mm。ababab2）盤刀式切碎機喂入口的配置尺寸（切刀形式:凸刀）：實際進草高度 h=（0.30.6）a=（0.30.6） 120mm=3672mm，取 h=50mm；實際進草寬度 c=（0.30.6）b=（0.30.6） 400mm=120160mm，取c=150mm。（4）喂入速度的確定。喂入口的充滿系數(shù)取 Kc=0.5，草層通過喂草輥時的壓縮系數(shù)=0.7，喂入高度 a=120mm，喂入寬度 b=400mm，則喂入時的橫截面面積：s=0.5 0.7 0.048=0.01682m則喂入速度：smrsQvc/93. 036001600168. 09000（5）凸刃口切刀刀刃曲線的設計。盤刀式切碎機凸刃口的刀刃曲線常用偏心圓弧形，其半徑 R 由下式確定見圖 23R= mm Rmin2min2max2max22R21sinsinsinsinhcb21（）（、R（8）式中 b、c、h喂入口的寬度及配置尺寸； 、切刀的最大和最小滑切角，常用；maxmin30,55minmax刃口磨削儲備量，常用=1830mm；RR12取 b=400mm，c=150mm，h=50mm，=25mmmax35,50minRR=mmR446252135sin35sin50sin50sin501504002122222R（）（、經(jīng)圓整取凸刃口的刀刃曲線圓弧半徑 R=450mm，則=437.5mm。R刀刃圓弧中心 O1與刀盤中心 O 的偏心距 e 由下式確定：mm4 .35835cos5 .437cosReomin圓整為 360mm刃口兩斷點的位置由其與刀盤中心 O 點的距離決定： 122hc(bON）（9） 2cOM（10）式中，刀長余量，=815mm，=612mm1212取=12mm，=10mm則：12mm3 .5641250150(400ON22）可圓整為 565mmmm14010150OM13 圖 3 凸刃口圓弧切刀 Fig.3 Cutter blade arc protruding （6）拋送葉板和拋送高度。在盤刀式切碎機的刀盤上裝有拋送葉板，當?shù)侗P高速旋轉時，葉板對比重較大的青飼料起拋送作用，而對較輕的干草以吹送作用為主10。葉板與外殼的徑向間隙不大于 34mm，側向間隙不大于 612mm。飼料的拋送高度 H 可用下式計算： H=（m） gpH2/2（11）式中：拋送葉板的圓周速度 （m/s） 葉板半徑 R=620mmp=nD/60=5001.24/60=32.46m/sp 由于飼料在拋送過程中互相碰撞，纏繞并與管壁沒擦而造成拋送高H度降低的系數(shù)，常用=0.250.35 取=0.3HH則拋送高度：H=0.3/2 9.8=16.13mgpH2/2246.32142.4 傳動設計與計算傳動裝置總體設計的任務是擬定傳動方案、選擇電動機、確定總傳動比并合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為各級傳動零件設計、裝配圖設計作準備。2.4.1 擬定傳動方案電動機提供動力，通過帶輪傳動機構，將運動和動力傳送到動刀架主軸，然后通過一對直齒圓錐齒輪傳至齒輪箱輸入軸帶動下喂入輥，輸入軸上裝有兩個直齒圓柱齒輪帶動另外一根輸入軸，于此同時帶動上喂入輥。2.4.2 確定總傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置總傳動比。設 為時間， 為刀盤線轉速，為主軸轉速，為tv1n2n下草輥轉速，為動刀數(shù)量， 為傳動比，為草長，則：dZiL 11nZtdtLv （12） DtLDvn60000600002（13） ddLZDDnLZnnni112160000（14）38. 8153120maxi14. 3403120mini2）分配各級傳動比。取第一級 V 帶輪的傳動比為；取第二級錐齒輪88. 21i的傳動比為；取第三級錐齒輪的傳動比為；刀盤到喂草輥的傳動5 . 22i0 . 13i比，符合11。152. 1432iiiimaxminiii152.4.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）計算各軸轉速。；min/5000rn min/6 .17388. 2500101rinnmin/5 .695 . 2500212rinn2）計算各軸輸入功率。kwpp25.1495. 015101取刀盤功率消耗占整機功率的 80%，即：kw12%8015刀耗pkwppp16. 297. 099. 01225.143212）（）（刀耗kwpp03. 295. 099. 016. 24223為 V 帶的傳動效率，=0.940.97 取 0.95；11為滾動軸承的傳動效率，=0.980.995取 0.99；22為圓錐齒輪 1 的傳動效率，=0.960.98取 0.97；33為圓錐齒輪 2 的傳動效率，=0.940.97取 0.95；443）計算各軸轉矩。mmNnppT.429751055. 91161刀耗mmNnpT.1031401055. 922622.4.4 傳動部件參數(shù)的選擇與計算 （1）帶輪的設計。根據(jù)已知電機功率 P=6w，轉速，傳動比min/5001rn 88. 2i 1）確定計算功率由機械設計表 8-7（以下同）查得工作情況系數(shù)12，故1 . 1Ak5 .16151 . 1PkPAca 2）選擇 V 帶的帶型根據(jù)，由圖 8-11 選用 B 型caP1n 3）確定帶輪的基準直徑并驗證帶速ddv初選小帶輪的基準直徑。由表 8-6 和 8-8，取小帶輪的基準直徑1dd16。mmdd1251驗算帶速 。按式（8-13）驗算帶的速度vsmsmndvd/42. 9/100060144012510006011因為 5m/s 30m/s，故帶速合適。v計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)式(8-15),計算大帶輪的基準直徑a2ddmmidddd36012588. 212根據(jù)表 8-8，圓整為。mmdd3552 4）確定 V 帶的中心距和基準長度adL根據(jù)，初選中心距。)(2)(7 . 02121ddddddaddmma9500由式（8-22）計算帶所需的基準長度 mmaddddaLddddd26689504)125355()355125(295024)()(2220212210由表 8-2 選取帶的基準長度為。mmLd2800按式（8-23）計算實際中心距。a mmLLaadd1016226682800950200中心距的變化范圍為 9741100mm。 5）驗算小帶輪上的包角100012019016710163 .57)(180dddd 6）計算帶的根數(shù)z計算單根 V 帶的額定功率。rp由和，查表 8-4得13。mmdd1251min/14401rn akwp19. 20根據(jù)，和 B 型帶，查表 8-4得13。min/14401rn 88. 2ibkwp46. 00查表 8-5 得，表 8-2 得，于是965. 0k03. 1LkkwKKpppLr634. 2)(0017計算 V 帶的根數(shù)z26. 6634. 25 .16rcappz取 6 根。 7）計算單根 V 帶的初拉力的最小值min0)(F由表 8-3 得 B 型帶的單位長度質量，所以mkgq/18. 0NNqvzvKPKFacaa2 .24842. 918. 042. 96965. 05 .16)965. 05 . 2(500)5 . 2(500)(22min0應使帶的實際初拉力。min00)(FF 8）計算壓軸力pF壓軸力的最小值為：NNFzFp3 .2959sin2 .248622sin)(2)(21671min0min（2）齒輪的設計取機器工作壽命為 10 年，每年工作 50 天，每天工作 8 小時 1）第一對圓柱齒輪的設計選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 采用錐齒圓柱齒輪，7 級精度；采用小齒輪材料為 QT600-2，硬度為260HBS，大齒輪材料為 QT500-5，硬度為 220HBS，二者材料硬度差為 40HBS選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，齒數(shù)比14。161Z402Z5 . 2按齒面接觸強度設計由機械設計上設計公式（10-9a）（下同）進行試算，即 3211)(132. 2HEdtZKTd（15）確定公式內的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)。3 . 1tK小齒輪傳遞的轉矩。mmNT.429751由表 10-7 選取齒寬系數(shù)。4 . 0d18由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)。219 .173 MPaZE由圖 10-21(a)按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強度極限MPaMPaHlHl5305902min1min，由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù) 811102 . 110508115006060hjLnN782108 . 45 . 2102 . 1N由圖 10-19 取接觸疲勞系數(shù)，。93. 01HNK96. 02HNK計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（10-21）得MPaSKHNH7 .54859093. 01lim11MPaSKHNH8 .50853096. 02lim22計算計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。td1 HmmZKTdHEdt83.65)8 .5089 .173(5 . 25 . 34 . 0429753 . 132. 2)(132. 2323211 （16）取=80mmtd1計算圓周速度 。vsmndvt/09. 21000605008010006011計算齒寬。b mmdbtd32804 . 01mmdbtd32804 . 01計算齒寬與齒高之比。hb19模數(shù)： mmzdmtt5168011齒高： mmmht25.11525. 225. 284. 225.1132hb計算載荷系數(shù)。根據(jù)，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數(shù)15；smv/09. 207. 1vK直齒輪，；由表 10-2 查得使用系數(shù)；1FHKK1AK由表 10-4 用插值法，查得 7 級精度等級、小齒輪相對支承懸臂布置時，。186. 1HK由，查圖 10-13 得；故載荷系數(shù)83. 2hb182. 1HK14. 1FK27. 1186. 1107. 11HHvAKKKKK按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10-10a）得mmKKddtt4 .793 . 127. 1803311計算模數(shù) m。mmZdm9625. 4164 .7911齒根彎曲強度設計由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為 311)(2FSFdYYZKTm（17）確定公式內的各計算數(shù)值由圖 10-20(a)查得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限MPaMPaFEFE31034021，由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)；92. 09 . 021FNFNKK，計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數(shù),由式（10-12）得4 . 1S20MPaSKFEFNFF6 .2184 . 13409 . 01121MPaSKFEFNFF7 .2034 . 131092. 01121計算載荷系數(shù)。K22. 114. 1107. 11FFvAKKKKK由表 10-5 查得齒形系數(shù) ，。03. 31FY40. 22FY由表 10-5 查得應力校正系數(shù) ，16。51. 11SY67. 12SY計算大小齒輪的并加以比較。 FsFYY01346. 034051. 103. 3111FsFYY01293. 031067. 140. 2222FsFYY小齒輪的數(shù)值大。設計計算 mmYYZKTmFSFd04 . 201346. 0164 . 02975422. 12)(232311對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強m度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，m而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，因此可取模數(shù)，按接觸強度算的分度圓直徑，算出小5mmmd4 .791齒輪的齒數(shù)：1654 .7911mdZ大齒輪齒數(shù)： 40165 . 22Z幾何尺寸的計算計算分度圓直徑21mmmmmZd8051611mmmmmZd20054022計算中心距mmmmdda140220080221計算齒寬mmmmdbd32804 . 01取 ，mmB371mmB322（2）第二對錐齒輪的設計 1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)采用直齒圓柱齒輪，7 級精度；小齒輪材料為 40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，齒數(shù)比。421Z422Z1 2）按齒面接觸強度設計由機械設計上設計公式（10-9a）（下同）進行試算，即 32221)()5 . 01 (92. 2HERRtZKTd（18）確定公式內的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)。2 . 1tK小齒輪傳遞的轉矩。mmNT.1031401由表 10-7 選取齒寬系數(shù)。3/1R由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)。218 .189 MPaZE由圖 10-21a 按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強度極限MPaMPaHlHl600,6502min1min由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù)711108 . 410508112006060hjLnN22772104 . 22108 . 4N由圖 10-19 取接觸疲勞系數(shù)，。96. 01HNK98. 02HNK計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（10-21）得MPaSKHNH62465096. 01lim11 MPaSKHNH58860098. 02lim22計算數(shù)值計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。td1 H32221)()5.01(92.2HERRtZKTd=mm5 .88)5888 .189(2)3/15 . 01 (3/11031402 . 192. 2232mmddRtm75.736/55 .88)5 . 01 (1 3）計算圓周速度vsmndvmm/77. 010006020075.731000602 4）計算載荷系數(shù)根據(jù)，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數(shù)；smv/79. 003. 1vK；由表 10-2 查得使用系數(shù)；2 . 1FHKK1AK由表 10-4 用插值法，查得 7 級精度等級、小齒輪相對支承懸臂布置時，。1 . 1FHKK故載荷系數(shù)36. 12 . 11 . 103. 11HHvAKKKKK 5）按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10-10a）得mmKKddtt3 .922 . 136. 15 .883311圓整取=92mm。1d23 6）按齒根彎曲強度設計由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為 322122)(1)5 . 01 (4FSFRRYYZKTm（19）確定公式內的各計算數(shù)值由圖 10-21a 查得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限MPaMPaFEFE380,50021由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)；88. 0,85. 021FNFNKK計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù),由式（10-12）得4 . 1SMPaSKMPaSKFEFNFFEFNF86.2384 . 138088. 057.3034 . 150085. 0221112計算載荷系數(shù)K36. 12 . 11 . 103. 11FFvAKKKKK計算當量齒數(shù)894. 02121cos221448. 0cos1cos21275.93448. 042cos, 5 .23894. 021cos222111ZZZZvv由表 10-5 查得齒形系數(shù)， 20. 2,67. 221FFaYY應力校正系數(shù)，。78. 1,5775. 121SsaYY計算大小齒輪的并加以比較FsFYY016. 086.23878. 120. 2021. 057.2035775. 167. 2222111FsaFaFsaFaYYYY小齒輪計算數(shù)值較大24設計計算 5 . 3021. 01221)3/15 . 01 (3/110314036. 14)(1)5 . 01 (43222322122FSFRRYYZKTm取 m=4則：2349211mdZ462232Z 7）幾何尺寸的計算計算分度圓直徑mmmmmZd9242311mmmmmZd18444622計算錐距3.4637.526,cot2211，則mmddR9 .102222221 8）計算壓軸力pF有效圓周力為：NvPFe9 .6301265. 067. 110001000由于是水平傳動，故鏈輪壓軸力系數(shù)，15. 1FpK則壓軸力為：NFKFeFpp2 .72479 .630115. 1 9）鏈輪幾何尺寸的計算分度圓直徑：102.7mm/10)180sin31.75)/Z180sindo1o（P齒頂圓直徑：33.12305.1975.3125. 17 .102dp25. 1dd1amax2532.11005.1975.31)106 . 117 .102d)pZ6 . 11dd11amin（平均齒頂圓直徑 ：mmdddaaa825.116)32.11033.123(21)(21minmax取齒頂圓直徑：mmda116齒根圓直徑：mmdddf65.8305.197 .1021最大齒根距離 ：xL當齒數(shù)是奇數(shù)時 ；當齒數(shù)是偶數(shù)時（20）1190.cosxLddz。x1LfdddmmdLfX65.83齒側凸緣直徑 1180cot1.040.76gdphZ。（21）查表 9-1 得內鏈mm18.30h mmhZpd57.6576. 004. 1180cot10g取mmdg65軸向齒廓尺寸計算 查機械設計表 8-2-22計算齒寬查機械設計表 9-4由于 p12.7 ,單排，則有110.95fbb查機械設計表 9-1 得內鏈節(jié)內寬，則mm9 .18b1mmb189 .1895. 095. 0b11f齒鍘倒角pba13. 026mm1 . 475.3113. 0p13. 0ba倒角半徑 取xrpmm32rx鏈輪齒總寬 1(1)fntfbnpb（22）其中，n 為鏈排數(shù)，為排距。tp則有mmbbpfft181nb11fn）（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，調質處理，查表 15-3，取 A0=10518,由下式初步估算軸的最小直徑：mm34.1750025. 2105nPAd30min（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27齒輪上的作用力：N2 .170350425792d2TF1tN9 .61920tan2 .1703tanFFotr帶輪對軸的作用力：2959.3NFP動刀架對軸的作用力：N8828 . 990mgGmN2 .229500121055. 9nP109.55T6612959.3NFPN2 .64835050229200RTF221圖 5 主軸裝配關系Fig.5 Spindle assembly relation 軸承對軸的作用力:0LF)(GLFLF43t2NV1則：28331.8N355130233.8872 .1703LLF)(GLFF243tNV1又 0FGFFFtNV2NV1268.8N2648.2331.81703.2882FFFGFNV1tNV20)L(LFLFLF21P3r2NH1則：4011.5N355355)(1082959.3879 .619L)L(LFLFF221P3rNH1又 0FFFFrPNH2NH1N1 .16723 .29599 .6194011.5FFFFPrNH1NH22）計算軸上的彎距、扭距，并作圖 m117.8N1000355331.8LFM2NV1V1mN2 .4811000871703.2LFM3tV2m319.6N10001082959.3LFM1PH1mN9 .53100087619.9LFM3rH2m319.6NMMH11m157.7N53.9148.2MMM222H22V22 mN6 .1203M m42.6NTm229.2NT129 圖 6 主軸受力立體圖Fig.6 Spindle mechanical drawing3）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 22ca)(4（23）因扭轉切應力不是對稱循環(huán)應力，故引入折合系數(shù) ，取0.3抗彎截面系數(shù)：53331025. 105. 01 . 0d1 . 032dW截面上的彎曲應力：MPa57.25101.25319.6WM51截面上的扭轉切應力：10.9MPa102.5271.82WTWT5T軸的彎扭強度條件為：30 圖 7 彎矩示意圖Fig.7 Bending and twisting schemes 圖 8 扭矩示意圖Fig.8 Torque figure 1ca（24）彎矩圖和扭矩圖如上：查表 15-1 得 MPa701則：3178MPa.250.913 . 0457.25122ca）（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 NNFFFNVHr40258 .3315 .40112221211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 =10 200 4=8000h右軸承所需的基本額定動載荷 NnLPCh645510606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！rCrC2）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 NFFFNVHr5 .42013 .4486 .38742221211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 =10 200 4=8000h右軸承所需的基本額定動載荷 NnLPCh6 .596410606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！rCrC4 技術經(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32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?？梢哉f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民勞動強度、提高生產(chǎn)率和企業(yè)的經(jīng)濟效益，增加農民收入，已是農機發(fā)展的必然趨勢。但我國農業(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，隨著農村經(jīng)濟結構的調整，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，增加土壤有機質含量，改善土壤結構、培肥地力，提高農作物產(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，而且對農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重大的作用。因而農戶對使用安全、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。33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。這似乎與農機的傻、大、憨、粗的特點一致。農機未來的發(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 中國農業(yè)機械化科學研究院. 農業(yè)機械設計手冊J.北京：中國農業(yè)科學技術出版社，2007：21-25.2 濮良貴，紀名剛. 機械設計M.北京：高等教育出版社，2005：208-216.3 王 昆，何小柏，汪信遠. 機械設計課程設計指導書M.北京：高等教育出版社，2007：156-159.4 吳宗澤. 機械設計使用手冊J.北京：化學工業(yè)出版社，2000：66-69.5 龔桂義.機械設計課程設計圖冊J.北京：高等教育出版社，2004：79-94.6 侯洪生. 機械工程圖學J.北京：科學出版社，2005：152-166.7 龐聲海. 飼料加工機械M.北京：北京農業(yè)出版社，1983：145-152.8 孫 桓，陳作模，葛文杰. 機械原理J.北京：高等教育出版社，2006：201-206.9 周開勤. 機械零件手冊J.北京:高等教育出版社，2005：65-67.10 Johan n BorensteinExperimental Results from Internal Odometry ErrorCorrection with the OmniMate Mobile RobotJIEEE Translations onRobotics and Automation1998，14(6)：96396911 蔡春源. 機械零件設計手冊J.北京:冶金工業(yè)出版社，1996：33-34.12 何永熹，武充沛.幾何精度規(guī)范學M. 北京:高等教育出版社，2006：89-93.13 FMariaAJimenezMultisensor fusion：An Antonornous Mobile RobotJJournal ofIntelligent and Robotic Systems1998，22(3)：12914114 東北農學院. 畜牧業(yè)機械化M.北京:北京農業(yè)機械出版社，1987：211-216.3415 王先奎. 機械制造工藝學M.北京:機械工業(yè)出版社，2008：279-282.16 沈再春.農產(chǎn)品加工機械與設備M.北京:中國農業(yè)出版社.1993：112-114.17 李良藻，湯楚宙.農產(chǎn)品加工機械M.長沙:湖南教育出版社，1989：64-67.18 無錫輕工業(yè)學院.食品工廠機械與設備M.北京:中國輕工業(yè)出版社，1993：30-35.19 第一機械工業(yè)部農業(yè)機械研究所.農業(yè)機械設計手冊（上、下冊）M.北京:機械工業(yè)出版社，1972：32-34.20 龐聲海，饒應昌.飼料加工機械使用與維修M.北京:中國農業(yè)出版社，2000：80-83.致 謝本論文是在湯楚宙老師的悉心指導和熱情關懷下完成的。經(jīng)過三個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難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；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。35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