毕业设计——青饲料切割机附有完整CAD图纸

1、 毕 业 设 计（说明书）XXXX 届 题 目 青饲料切割机结构设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 XX年 XX月 本文档不完整，CAD图纸只有截图具体请咨询QQ:2452743758青饲料切割机结构设计Abstract: 第1章 绪论11.1 设计饲草切割机械的目的、意义11.2 青饲料切割机的简介11.3 饲草加工机械的研究现状、未来发展趋势2第2章 总体方案的确定42.1 方案筛选比较42.2 设计方案的确定62.3 机构传动原理简述6第3章 设计计算83.1 整体计算83.1.1 总传动比的分析计算83.1.2 传动比的分配93.2 电

2、动机的选型93.3 V带传动部分的设计93.3.1 V带轮设计的要求93.3.2 V带轮的材料93.3.3 V带轮的结构尺寸93.3.4 V带轮的传动设计113.3.5 V带轮的结构设计143.3.6 V带轮的结构参数143.4 锥齿轮的设计143.4.1 齿轮材料的选择153.4.2 齿轮精度等级的选择153.4.3 按齿轮齿面接触强度设计153.4.4 按齿轮齿根弯曲强度校核173.4.5 零件图以及大小齿轮啮合示意图193.5 圆柱斜齿轮的设计203.5.1 选定齿轮的精度等级、材料及齿数203.5.2 按齿轮齿面接触强度设计203.5.3 按齿轮齿根弯曲强度设计223.5.4 几何计算

3、243.5.5 验算253.6 轴的设计与校核263.6.1 主轴I及其轴承装置、键的设计263.6.2 传动轴II的设计273.6.3 传动轴III、IV的设计283.6.4 主轴I及其轴承装置、键的校核29第4章 切刀设计364.1 切割、粉碎基本概念364.2 切刀部分的设计36切刀材料及要求364.2.2 常见刀片364.2.3 切刀的工作方式分析364.2.4 物料钳住所需条件384.2.5 刀的安装394.3 破碎辊筒及其刀的设计394.3.1 破碎辊筒上刀的设计394.3.2 刀在破碎辊筒上的位置40破碎辊筒的设计40第5章 自动进给机构和青饲切割机机架设计425.1 自动进给机

4、构设计425.2 青饲切割机机架设计42第6章 总结43参考文献44毕业设计心得体会45致 谢46附录 图纸列表47第1章 绪论1.1 设计饲草切割机械的目的、意义1.2 青饲料切割机的简介1.3 饲草加工机械的研究现状、未来发展趋势切碎机，是饲草切割机的另一种叫法，可切断玉米秸秆、高粱秆、水稻秆、小麦秆等长茎秆类的饲料。根据切碎方式的不同有圆盘式和滚筒式两种，圆盘式多为大、中型切碎机，滚筒式则多为小型切碎机1,14。国内目前可满足生产需要的切碎机种类繁多，如内蒙古乌兰浩特牧业机械厂生产的兴安岭牌93ZT-1000型，山东肥城切碎机厂生产的9Z-4型，黑龙江木兰县农机厂生产的9Z-0.95型等

5、，均为滚筒式切碎机15。第2章 总体方案的确定2.1 方案筛选比较通过查阅相关的参考资料和文献，得到以下四种相似的参考方案。以下简单阐述每种方案结构上存在的优缺点以及其适用范围。方案一：卧式青饲切割机。卧式青饲切割机，传动过程简单，电动机出来的轴上直接装有切刀，电机驱动后刀片旋转切割送入的饲草。虽然结构简单，但是切割饲草种类有限，刀片设计方式会增大功耗，机构整体有较大振动。外形如图2-1。图2-1 卧式青饲切割机方案二：立式青饲切割机立式青饲切割机，对切割的饲草种类如同方案一，受到限制。但其结构紧凑，占用空间小。外形如图2-2。图2-2 立式青饲切割机方案三：卧式辊筒破碎机卧式辊筒破碎机也是与

6、方案一和方案二一样，切割饲草的功能单一，使用也存在一定的限制。但该设备使用方便，辊筒上的刀片可方便拆卸。外形如图2-3。图2-3 卧式辊筒破碎机方案四：多功能卧式青饲切割机多功能卧式青饲切割机，结合了上述三种方案各自的优点，切割的饲草种类变多，然而机构变得复杂使所需刀片数量增多，安装与拆卸很不方便，较高的产品成本也对其使用有了一定的限制。外形如图2-4。图2-4 多功能卧式青饲切割机2.2 设计方案的确定结合上述分析，综合每个方案的优点，使其切割饲草功能多样，该饲草加工机械可切割块茎类和藤蔓类，同时为了提高操作过程中人员的安全性，可在机构中添加切割长条状饲草物料时自动进给喂入机构，采用两个辊压

7、轮相同转速相反转向的方式喂入物料，实现进给过程。该机构的性能指标和技术参数如下：1、物料切割长度：10mm；生产率：0.3T/h2、配套电动机：家用三相异步电动机，噪声小，转速1390r/min，功率0.55kw，电压220V3、辊压轮直径（自动进给机构）：4、安装动刀片数量：K=25、破碎辊筒参数：直径；宽度6、刀盘座参数：直径；宽度2.3 机构传动原理简述第3章 设计计算3.1 整体计算3.1.1 总传动比的分析计算设计过程中，主轴转速应选择在450r/min为最适宜（根据切割机实际运作情况）。设计任务所提供的电动机的参数（转速为1390r/min，功率为0.55kw），根据V带传动比参考

8、值 17，初步选定其传动比为。 （3-1）已知带轮传动比和电机转速，则主轴转速：10mm。由于轴、转动驱使自动进给机构辊压轮一起转，他们转动的方向相反，但是具有相同的转速。如图3-1为物料进给示意图。图3-1 物料进给示意图设定主轴转速为，由于动刀片对称安装，则切割次数为次/s。物料速度计算公式为 （3-2）设定进给辊压轮的转速为，则理论上物料进给速度为为由于被切削的每一段物料初步确定为L=10mm。即，取。所以总传动比为6.4。已知电机主轴转速，则，所以理论上物料进给速度为上述计算所得的物料进给速度在实际生产中能实现（存在打滑），可行性高。3.1.2 传动比的分配锥齿轮和圆柱斜齿轮，对传动机

9、构能够减速。根据传动类型可选择其传动比的参考值17，考虑锥齿轮和圆柱直齿轮传动比的适宜范围，再根据总传动比i=6.4，选取锥齿轮的传动比（单级减速），圆柱直齿轮的传动比（单级减速），总传动比（便于计算）。3.2 电动机的选型、3.3 V带传动部分的设计3.3.1 V带轮设计的要求设计的V带轮，应该质量小且分布均匀、结构工艺性好、轮槽工作面表面粗糙度小、均匀分布载荷等。以上要求是为了便于带轮结构制造。3.3.2 V带轮的材料带轮材料选择：当时，用HT200；当时，材料选用球墨铸铁或铸钢；小功率传动可用铸铝或塑料18。选用灰铸铁较为合适（HT200）。3.3.3 V带轮的结构尺寸如图3-2所示，带

10、轮由三部分组成：轮缘（用以安装传动带）；轮毂（用以安装在轴上）；轮辐或腹板（联接轮缘与轮毂）。V带轮典型结构：实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式（材料为灰铸铁）18。1、实心式结构带轮基准直径2.5d（d为轴的直径，单位为mm）2、腹板式带轮结构2.5d300mm3、孔板式结构4、椭圆轮辐式>300mm3.3.4 V带轮的传动设计V带轮的传动比为，电动机的额定功率为P=0.55KW，转速为，由以上数据，确定为普通V带传动。1、 计算传递的功率 (3-3)参考资料18表14-6，工况系数，所以2、 选择带型号已知传递功率为，转速n，参考文献18中图14-1，确定选用Z型带轮。3、 确定带轮

11、的基准直径（1） 参考资料18图14-1和表14-7，确定小带轮的基准直径，带轮外径为75mm，由此大带轮的基准直径 (3-4)式中，为滑动率，通常，所以（2） 参考资料18表14-7，确定大带轮的基准直径，带轮外径为240mm。（3） 验算带的速度 (3-5)则 上式表明带轮的速度合理。（4） 实际传动比 (3-6)则 4、 确定V带的基本数据（1） 初定中心距： (3-7) 即 初步确定中心距（2） 基准长度： (3-8) 即参考资料18表14-2选择带的基准长度，修正系数为。（3） 实际中心距： (3-9) 即则安装时所需最小中心距为 所需最大中心距（张紧或补偿伸长）5、 验算小带轮包角

12、 (3-10) 即一般，所以适合。6、 计算V带的根数Z (3-11)（1） 传递功率为=0.605KW（2） 已知，参考资料18图14-4（b），单根带所能传递的额定功率为：（3） 已知，根据图14-4（b），功率增加量（4） 参考资料18表14-10，小带轮包角系数（5） 参考资料18表14-2，带长修正系数则 取Z=27、 计算初拉力（单根带） (3-12)参考资料18表14-1，可查得m=0.06kg/m，故8、 有效圆周力和压轴力（1） 有效圆周力的计算公式为： (3-13)则 （2）压轴力的计算公式为： (3-14)则 3.3.5 V带轮的结构设计结构形式由带轮基准直径确定，轮槽尺

13、寸由带的截型确定，其余尺寸可参照经验公式。由上述相关计算可确定：小带轮（电动机端）选用实心式；大带轮（主轴左端）选用腹板式。3.3.6 V带轮的结构参数图3-7 带轮轮槽V带轮具体的结构参数如下18：基准宽度 槽间距基准线上槽深 基准线下槽深最小轮缘厚度 第一槽对称面至端面的距离带轮宽外径 轮槽角注：小带轮：，B<1.5d时，L=B=26mm( 为轴的直径，此处)大带轮（主轴左端）：，B<1.5d时，L=B=26mm，(此处= B=6.5mm)3.4 锥齿轮的设计选用直齿锥形齿轮，根据机械设计课程设计手册表1-7（机械传动的效率的概略值）17，锥齿轮传动中8级精度的一般齿轮传动（油

14、润滑）效率为0.940.97，选定其效率为，则小锥齿轮传动功率为，转速为，传动比为。3.4.1 齿轮材料的选择 小齿轮：45钢，调质处理，齿面硬度：200230HBS1 大齿轮：45钢，调质处理，齿面硬度：170200HBS2 该齿面硬度的范围为软齿面。根据齿面硬度中值，按照机械设计图10-21（d）中的MQ线查得19：小齿轮 大齿轮3.4.2 齿轮精度等级的选择 根据工作情况，选用8级精度。选取小齿轮齿数，则。3.4.3 按齿轮齿面接触强度设计 （3-15）参考资料19式10-26， 1、确定公式内的各计算值（1）初选载荷系数K=1.5（K一般选择1.31.6）（2）计算小齿轮转矩 （3-1

15、6） 则 （3）参考资料19尺宽系数范围是0.250.33，选定（4）参考资料19表10-6，（材料的弹性影响系数）（5）参考资料19图10-21（d），齿轮的接触疲劳强度极限为（按齿面硬度） 小齿轮 大齿轮（6）参考资料19式 （3-17） （3-18） 则 （7）参考资料19图10-19，接触疲劳寿命系数为 （8）参考资料19式 （3-19），由计算（2） 计算圆周速度（3） 计算载荷系数K （3-20）参考资料19表10-2选定使用系数；图10-8选定动载系数；表10-9选定齿间载荷分配系数，（为轴承系数，=1.25），由此。故接触强度载荷系数为（4） 按实际的接触强度载荷系数，以校正所

16、得分度圆直径参考资料19式10-10a，分度圆直径计算公式为 （3-21）则 （5） 计算模数根据机械设计实用手册表5.6-720，取标准值m=3。（6） 齿轮的相关参数计算分度圆直径： 节锥角： 锥距：尺宽： 取b=20mm，大小锥齿的齿宽相等。3.4.4 按齿轮齿根弯曲强度校核校核公式为 （3-22）1、计算弯曲强度载荷系数2、参考资料20表5.6-10计算当量齿数 （3-23）3、参考资料19表10-5，查取齿形系数及应力校正系数 4、参考资料19图10-20c查得 5、参考资料19图10-18查得 6、参考资料19式10-12 （3-24）取安全系数7、参考资料19式10-23 （3-

17、25） 校核弯曲强度上述计算可得满足齿根弯曲强度，故符合要求。传动参数由表3-1给出。表3-1 传动参数表参数代号参数值小齿轮大齿轮齿形角20°20°大端面模数m33传动比i22齿数z2040分锥角26.565°63.435°分度圆直径d60120锥距R67.0867.08续表3-1参数代号参数值小齿轮大齿轮齿宽系数0.300.30齿宽b2020齿顶高33齿高h6.66.6齿根高3.63.6齿顶圆直径65.37122.68齿根角3.07°3.07°齿顶角3.07°3.07°3.4.5 零件图以及大小齿轮啮合示意图1

18、、小锥齿轮零件图图3-8 小锥齿轮零件图2、大、小锥齿轮啮合图3-9 大小锥齿轮啮合示意图3.5 圆柱斜齿轮的设计斜齿轮相对直齿轮的优点：能保证恒定的传动比，因为啮合过程运行平稳，无冲击；且斜齿轮受力小于直齿轮。选取传动比为,设定其工作寿命为10年，每天工作1小时，每年工作天数为300天。主轴转速为，则小齿轮转速为。参考资料17表1-7选取斜齿轮传动效率为，功率为3.5.1 选定齿轮的精度等级、材料及齿数1、参考资料17表10-4可选取8级精度。2、参考资料19表10-1选择齿轮材料：小齿轮：40Cr，调质处理，齿面硬度：280HBS1。 大齿轮：45钢，调质处理，齿面硬度：240HBS2。3

19、、初步选定小齿轮齿数，所以大齿轮齿数，取。4、初选斜齿轮的螺旋角。3.5.2 按齿轮齿面接触强度设计参考资料19式10-21，接触强度的设计公式为 （3-26）1、确定每个参数（1）初选载荷系数。（2）参考资料19图10-30（区域系数）。（3）参考资料19图10-26查得端面重合度 故（4）计算小齿轮所传递的转矩（5）参考资料19表10-7，根据非对称的布置方式，选取齿宽系数为（6）参考资料19表10-6，（锻钢材料的弹性影响系数）（7）参考资料19图10-21d，按齿面硬度中值可查得接触疲劳强度极限小齿轮：大齿轮：（8）参考资料19式10-13，应力循环次数为（9）参考资料19图10-19

20、，齿轮接触疲劳寿命系数为 （10）计算齿轮接触疲劳许用应力，取失效概率为1%,安全系数S=1 参考资料19式10-12 （3-27）得 2、计算（1）计算小齿轮分度圆直径（2）计算小齿轮的圆周速度V（3）计算齿宽与模数（4）计算齿宽与齿高之比b/h（5）计算纵向重合度（6）计算载系数K （3-28）参考资料19表10-2，使用系数参考资料19图10-8，动载系数（V=0.288m/s，8级精度）参考资料19表10-4（按接触疲劳强度），齿向载荷分布系数（8级精度，小齿轮相对支承皮悬臂）。参考资料19图10-13（按齿根弯曲强度），根据尺宽与齿高之比查得齿向载荷分布系数假定，参考资料19表10-

21、3查得所以，载荷系数（7）按实际的载荷系数，校正所算得分度圆直径参考资料19式10-10a得（8）计算模数3.5.3 按齿轮齿根弯曲强度设计参考资料19式10-17有弯曲强度的设计公式 （3-29）1、确定公式内的各个参数（1）载荷系数（2）参考资料19图10-28，则螺旋角影响系数（3）计算当量齿数： （3-30）则 （4）参考资料19表10-5查取齿形系数，根据插值法得出 （5）参考资料19表10-5查取应力校正系数，根据插值法得出 （6）参考资料19图10-20c，齿轮的弯曲疲劳强度极限小齿轮：大齿轮：（7）参考资料19图10-18，齿轮弯曲疲劳寿命系数 （8）参考资料19式10-12

22、（3-31）取弯曲疲劳安全系数S=1.4，计算弯曲疲劳许用应力（9）计算两齿轮的，并进行比较。 小齿轮： 大齿轮：所以选用大齿轮的数值。2、设计计算对比上述计算结果，由齿轮齿面接触疲劳强度计算出来的模数小于由齿轮齿根弯曲疲劳强度计算出来的模数，所以选取两者的较大值来进行校核，并就近圆整取标准值取。根据分度圆直径，则小齿轮齿数。选取小齿轮齿数，则，则大齿轮齿数。该齿轮传动设计可满足接触、弯曲强度，结构紧凑。3.5.4 几何计算1、计算齿轮的分度圆直径小齿轮：大齿轮：2、计算两齿轮中心距 （3-32）则 中心距可圆整为108mm。3、按圆整后的标准中心距来修正螺旋角 （3-33）则 由于的数值变化

23、不大，因此、等系数不必再次修正。4、计算齿轮齿根圆直径5、计算齿轮宽度 圆整后取小齿轮尺宽，大齿轮尺宽3.5.5 验算 因为，则故设计合理。具体传动参数如表3-2所示。表3-2 传动参数表参数代号参数值小齿轮大齿轮模数m2.52.5压力角20°20°传动比i3.23.2齿数z2064分度圆直径d50160齿顶高2.52.5齿根高3.1253.125齿顶圆直径55165齿根圆直径43.75153.75齿距p7.857.85齿厚s3.9253.925齿槽宽e3.9253.925顶隙c0.6250.625标准中心距a1051053.6 轴的设计与校核3.6.1 主轴I及其轴承装置

24、、键的设计 1、主轴I的设计（1） 计算主轴I上的功率，转速和转矩 、（2）初定轴的最小直径，、（3）轴的结构设计 轴的最小直径，根据工作中轴的振动，根据其刚度选取。I-II轴段右端处需制一轴肩（皮带轮的轴向定位要求），轴肩高度，因此取II-III段的直径为。皮带轮宽度为L=B=28，选定。滚动轴承座的适用条件18：1、适用于带紧定套的调心球轴承、调心滚子轴承；2、适用于线速度小于等于5m/s，工作温度小于等于90°的工作条件。参考资料18表2-36，型号为SN508（GB/T7813-1998），SN型表示带紧定套轴承的等径孔滚动轴承座，其主要参数见表3-3。表3-3 SN508参

25、数表3540803392606076 因为A=76，选取，。轴向定位轴肩设计，则，。 根据破碎辊筒的相关参数，选取。满足破碎辊筒轴向定位要求，设计轴肩，选取，。锥齿轮的宽度为20mm，选定。根据整体的安装和基本尺寸要求，选取，。因为，选取。 主轴I的具体尺寸如图3-10所示：图3-10 主动轴I 2、轴承的选择 调心球轴承的故初选型号为2208的调心球轴承，具体参数如下：（考虑到轴套的安装） 基本额定动载荷：；基本额定静载荷： 3、键的选择17 、3.6.2 传动轴II的设计 1、计算主轴I上的功率，转速和转矩已知：，。参考资料17表1-7，选取锥齿轮的传动效率，则所以 2、初定轴的最小直径，

26、参考资料19式15-2 （3-35）初步估算主轴的最小直径。轴的材料是45钢。再参考资料19式15-3，取。所以轴的最小直径为 初步选定。 因为锥齿轮宽度为B=20mm，选取，；根据安装尺寸和基本尺寸，选取，；由于圆柱直齿轮的宽度B=50mm，选取。由此，轴II的具体尺寸如图3-11所示图3-11 传动轴II3、键的选择 、3.6.3 传动轴III、IV的设计传动轴III、IV主要为自动进给机构提供动力，其转速与负载都不是很大，故不做具体设计与选择，其具体尺寸可由整体的设计来决定。具体尺寸如图3-12和3-13所示：图3-12 传动轴III图3-13 传动轴IV3.6.4 主轴I及其轴承装置、

27、键的校核1、主轴I的校核 立体受力图如图3-14所示。从左至右分别是皮带轮、轴承1、辊筒、切刀、轴承2、锥齿轮。图3-14 主轴I立体受力示意图 （1）计算扭矩 已知皮带轮的功率为，；辊筒：为0.5，则；切刀：为2/3，则；锥齿轮：为0.5，则。 根据扭矩的计算公式， （3-36）得 由计算结果可得出如图3-15的扭矩图。图3-15 扭矩图 （2）计算弯矩（初步给定）： H平面三个力分别为 V平面三个力分别为 平面的受力如图3-16和3-17所示。图3-16 H平面受力图图3-17 V平面受力图 锥齿轮处计算公式分别为圆周力 （3-37）径向力 （3-38）轴向力 （3-39）所以 （为受力点

28、直径） 列H平面和V平面的受力分析方程组 H平面： （3-40） （3-41） 由3-40、3-41解得 计算H平面的弯矩：H平面的弯矩图如图3-18所示。图3-18 H平面弯矩图同理可得V平面： （3-42） （3-43） 由3-42、3-43解得 计算V平面的弯矩： V平面的弯矩图如图3-19所示。图3-19 V平面弯矩图总弯矩图的计算公式如下 （3-44）可计算总弯矩 总弯矩图如图3-20所示。图3-20 弯矩总图（3）轴强度的校核 通过弯矩总图可以看出弯扭强度最大处位于辊筒的位置，M，T=12470N.mm。按第三强度理论，应力的计算公式为。由于弯曲应力和扭转切应力的循环特性不同，引入折合系数。则公式变为 （3-45） 公式中，M为弯曲应力（对称循环应力）。当扭转应力为静应力时，折合系数；当扭转切应力为脉动循环应力时，折合系数。因此取19。参考资料19表15-1，45钢许用弯曲应力，则 所以，轴的设计时安全的。2、调心球轴承的寿命计算与校核 受力分析情况如图3