牛奶定量饲喂机的设计论文说明书

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1、毕业设计题 目牛奶定量饲喂机的设计学生姓名学 号系 部专 业班 级指导教师二一七年X月 毕业设计（论文）报告纸摘要随着我国奶业养殖场效益的不断提升，人们越来越重视牛的饲养。在牛饲养过程中，牛奶的温度和饲喂量是直接决定牛是否能健康成长的两个关键因素。为了解决奶温和奶量的控制问题，应当研究适合牛生理特点的牛奶定量饲喂器。这样不仅使牛饲养方式发生转变，还有利于大规模饲喂牛，降低生产成本，加快牛生长，对于推动牛规模化、集约化和标准化发展有着促进作用。本次毕业设计的主要任务是完成牛奶定量饲喂机总体的设计，本机主要包括机架单元、牛奶搅拌单元、牛奶供给单元、巴氏杀菌单元和定量供奶部分组成。本文首先确认设计方

2、案，然后然后对整机关键部件进行设计计算，并通过三维软件SOLIDWORKS对整机进行三维建模。关键词：牛奶定量饲喂机 ，巴氏杀菌， 设计计算，三维建模AbstractWith the improving of the dairy farms in our country benefit, people pay more and more attention to cattle breeding. In the process of cattle breeding, the temperature of the milk and feeding amount is to directly det

3、ermine whether cattle healthy growth of the two key factors. In order to solve the moderate control problem of the milk, milk, should study quantitative feeding device is suitable for the milk cows physiological characteristics. So not only make cattle breeding way change, and conducive to large-sca

4、le feeding cattle, reduce production cost, speed up the bovine growth, to promote the development of cattle scale, intensive and standardized has a promoting effect. The main task of this graduation design is complete milk quantitative feeding machine overall design, this machine is mainly including

5、 frame, milk, milk, mixing units for milk pasteurization unit, supply unit and quantitative components. This paper confirmed the design scheme, and then to the whole machine design of key components, and through 3 d software SOLIDWORKS 3 d modeling on the whole machine. Keywords: quantitative feedin

6、g machine, milk pasteurization, design calculation, 3 d modeling 目录摘要Abstract第一章 绪论1.1课题研究的背景1.2课题的发展现状1.2.1 国外发展现状1.2.2国内发展现状1.3 课题研究的现状1.4 课题研究的目的及意义1.5 课题完成的内容第二章 牛奶定量饲喂机的总体设计方案2.1 驱动方案的确认2.1.1 液压驱动2.1.2 气压驱动2.1.3电动机驱动2.2传动方案的选取2.3 总体方案拟定第三章 牛奶定量饲喂机整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数3.2 搅拌罐的设计计算3.2.1 搅拌器几何尺寸确定3.

7、2.2接管3.2.2筒体强度计算3.2.3搅拌功率计算3.2.4 电动机额定功率的确定3.2.5 搅拌轴设计3.2.6 带的设计计算3.2.7 传动轴的设计及强度校核计算3.3 巴氏杀菌加热装置的设计3.4 定量饲喂装置设计4 牛奶定量饲喂机机架的设计4.1机架结构类型4.1.1 按机架外形分类4.1.2 按机架的制造方法和材料分类4.2 机架结构的选择4.3 机架设计计算的准则和要求4.3.1机架设计的准则4.3.2 机架设计的一般要求4.4 牛奶定量饲喂机机架的确认5牛奶定量饲喂机三维造型的设计5.1 Solidworks软件简介5.2 零件建模5.2.1机架三维建模的形成5.2.2 大带

8、轮的三维建模形成5.2.3其他零件的三维模型造型5.3零件装配5.4三维向二维的转换6 结论参考文献致谢 第一章 绪论1.1课题研究的背景随着我国奶业养殖场效益的不断提升，人们越来越重视牛的饲养。在牛饲养过程中，牛奶的温度和饲喂量是直接决定牛是否能健康成长的两个关键因素。为了解决奶温和奶量的控制问题，应当研究适合牛生理特点的牛奶定量饲喂器。这样不仅使牛饲养方式发生转变，还有利于大规模饲喂牛，降低生产成本，加快牛生长，对于推动牛规模化、集约化和标准化发展有着促进作用。 传统的人工饲喂牛，不仅奶源容易被人为的造成污染，而且需要占用大量的人工劳动力，其劳动强度高且效率低。随着人类社会的不断进步，国内

9、牛饲喂设备主要划分为手持式、挂桶式、推车式、管道式等几种类型。近年来随着智能化技术、自动控制技术、机器人技术等高新科技的发展应用，国外很多奶业生产商制造了全自动牛饲喂机器。全自动牛饲喂机可全自动完成牛识别、代乳粉设定量排放、设定恒定水温、自动搅拌、牛奶输送、整机管路消毒等一系列动作，还可以记录每个牛饮奶量、饮奶时间、饮奶次数。全牛奶定量饲喂器可以实现最接近于奶牛乳头喂养牛的自然状态，实现无人化喂养作业，达到保证牛健康、提高牛存活率和大幅度节省劳动力的目标。 牛奶定量饲喂器主要是利用计算机控制，目前投入使用比较多的是国外生产的Delaval、利拉伐、Lely等公司生产的全自动牛饲喂机器人。牛奶定

10、量饲喂器的饲喂方式首先通过耳标识别系统获取牛个体信息，耳标识别信号传给饲喂主机，由主机进行全自动饲喂。这种牛奶定量饲喂器具有良好的工作性能，不仅能高效快速的进行饲喂工作，而且可以实现最接近牛自然状态下无人饲喂作业，节省了大量劳动力，提高了牛存活量。智能化牛奶定量饲喂器对促进畜牧业福利养殖产业升级和奶业发展有着重要的意义，有助于我国牛养殖业将由分散养殖型向规模化、集约化、科学化、国际化方向发展。1.2课题的发展现状1.2.1 国外发展现状当今科学技术迅猛发展使人们的生产、生活方式发生了巨大的变化。智能化生产时代把人类从繁重的体力劳动中解放出来。全自动犊牛饲喂机器经过长期的研究改进，目前已经拥有一

11、系列成熟的机器，并且在犊牛饲喂作业中得到了广泛的应用。经过多年的实际应用，当前国外所设计生产的全自动犊牛饲喂机器人机器具有良好的饲喂效果，基本满足犊牛养殖业的使用要求。例如德国进口Urban牛奶定量饲喂器，在德国已经有15年的使用历史，世界多个国家也在使用，现已进入中国的一些中、大型奶牛和肉牛场。德国Urban公司是世界上专业研发生产犊牛饲喂机器的制造广家。其生产的阿尔玛牛奶定量饲喂器是为较大规模牛场开发的顶级机型，它是唯一采用闭合回路技术的机型，可以源源不断地向奶嘴引入温度适宜的牛奶。奶嘴、吸管、搅拌罐和整个牛奶换热器等可以完全自动清洗。一台阿尔玛牛奶定量饲喂器可以连接并控制9台辅机，每个辅

12、机又可供应13个饲喂站，总共最多30个饲喂站，最多可饲喂900头犊牛。利拉伐犊牛饲喂站设计用于全天候少量地为每一头犊牛输送精确的牛奶份量，以满足犊牛的自然需求。每头犊牛可以饲喂牛奶、代乳品或这两种的组合，如果您选择更换牛奶类型，则可以逐步进行。例如，您可以选择为您的最年幼犊牛提供代乳品，随着犊牛的成熟，可以逐步更换成牛奶。而另一种选择则可以给公犊牛饲喂牛奶，给母犊牛饲喂代乳品。工作原理：当犊牛进入牛奶饲喂站后，电子识别牌可以对其进行识别，利拉伐犊牛饲喂站则可以根据犊牛的饲喂计划决定是否允许该犊牛饮用牛奶并确定饮用量。饲喂站可以为每头犊牛设置每次访问时的最小和最大饲喂份量。如果允许犊牛饮奶，则犊

13、牛饲喂站将立即为该犊牛准备一份具有预定温度的新鲜牛奶份量。犊牛饲喂站将持续地测量环境气温，如果检测到气温发生变化，则会调节蒸煮器的温度。1.2.2国内发展现状 我国国内牧场大部分都在使用适合我国牧场的中小型犊牛饲喂设备。目前，我国国内奶公犊牛生产水平非常落后，与成熟的欧美发达国家奶公犊牛生产水平相比差距很大，但是我国也已经具备了奶公犊牛产业发展的基础。据第三届中国奶业大会统计，2011年全国奶牛存栏1440万头，按此数据推算，每年大约有300万头以上的奶公犊牛产生。 如：内蒙古易润大都林科技发展有限公司生产的9YZS - I型犊牛饲喂车，容量为150 L，自动加温到7882 （可调节），杀菌后

14、自动停车，同时搅拌电机使牛奶搅拌，温度均匀，冷却水循环系统自动使牛奶降温至30左右（可调节），适合犊牛饲喂的温度；移动小车式设计，便于牧场犊牛饲喂。1.3 课题研究的现状综合国内外自动犊牛饲喂机器设备现状可以看出，由于材质，工艺水平以及设计制造等方面的限制，国外对挤奶机器人设备技术的封锁，加之国内对全自动智能挤奶机器人的研究起步比较晚等因素，这些都限制了国内全自动挤奶机器人设备的设计生产能力。国内多数的全自动犊牛饲喂设备都处于设计研究或样机试验阶段，并未应用到实践并取得良好的效果。而国外挤奶机普遍采用优良的材质，卫生、安全、坚固耐用，自动气控系统，结构紧凑，性能稳定，使犊牛饮奶舒适，饲养员感觉

15、工作方便、卫生。然而长时间使用国外挤奶机械的用户也逐渐感受到使用“洋机器”的压力。首先是机器的维修比较困难，零部件更换保养费用较贵，配件难寻，由于国外自动犊牛饲喂机升级换代比较快，老机型淘汰快，配件不好找；其次是国外自动犊牛饲喂机技术含量高，操作相对复杂；三是购买价格高，培训周期长，维修费用大，这使国内大部分使用国外先进犊牛饲喂设备的用户为难。 在这种情况下，不少奶牛场将目光转向了国产自动犊牛饲喂机械。与国外挤奶机械相比，国产挤奶机械优势非常明显：一是价格便宜，要比进口挤奶机械便宜3040%；二是操作简便，全中文界面和直观的操作步骤对操作人员稍加培训即可上手操作；三是维修方便，产品所用的配件都

16、可在市面上购买到。这些突出的优点吸引了国内许多奶牛场，他们在计算生产成本的时候不会不考虑这些因素。因此，国产犊牛饲喂设备销售量开始在国内升高。 因此，我国对全自动智能挤奶机器人设备的研究与实践仍需继续进行，随着技术全球化，应当吸收国外的先进技术，并进一步消化、吸收及创新，转化成具有自主知识产权的核心成果技术，推动国内牛业福利养殖业的发展步伐。1.4 课题研究的目的及意义统计显示，在大部分农场，前期饲养不良的牛的死亡率相当高，能达到6070%，牛饲养管理是牛饲养管理的关键之一，这一阶段对牛饲养管理要求较高、技术难度较大，如果这一阶段的管理不当或者技术失误，会给经营者造成巨大的经济损失。综上所述，

17、对新生牛有一个管理良好的饲养至关重要。对每一头牛来说，一个良好的开端对于其成为一头与其品种相称的高质量的成年牛十分重要。目前，全世界范围内自动牛饲喂机研制生产技术主要还是被欧美西方发达国家所掌握。由于以上原因，在突破设计制造关键技术，摆脱国外技术束缚，充分参考和消化国际该行业最先进技术的情况下，开发出一套具有自主知识产权的全自动牛饲喂机有十分重要的意义。该课题不仅需要设计机械结构和机构，还需要涉及到自动化装配等问题。该课题涉及到设计、绘图、控制等各方面的知识，可以培养学生综合运用所学知识解决具体工程项目的能力。1.5 课题完成的内容本次设计中需要对钱币进行分拣技术，本机主要包括机架单元、传动装

18、置、上料装置、钱币分拣装置、分拣输送轨道和钱币收集箱组成。本文首先确认设计方案，然后然后对整机关键部件进行设计计算，并通过三维软件SOLIDWORKS对辊轴零件进行有限元分析。第二章 牛奶定量饲喂机的总体设计方案 2.1 驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.1.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4

19、)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.1.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业

20、；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.1.3电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机

21、和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。从能源方面看，工厂的电源能有效地保证并充足，且有降低生产成本，便于操作，工件可靠，维修方便，应尽量选用电力驱动。从对环境影响来看，电力驱动方式所产生的污染较小，可选择电动机。从经济方面来看，电动机应满足一定的功率，防止功率过大造成浪费，过小负荷过大，使生产率达不到要求致使浪费时间。所以为了满足上诉要求，选择电压为380V的调速电机最为合适。 2.2传动方案的选取机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传

22、动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、同步带传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。考虑到本机的适用范围以及机构的便利性，本此设计采用同步带传动。2.3 总体方案拟定 图2-1：总体方案如图2-1所示，牛奶导入搅拌罐进行不断搅拌，防止牛奶结成奶瓶影响供奶，搅拌后的牛奶经过供耐离心泵送到巴氏杀菌管路，通过装在管道外侧的加热装置使得经过的牛奶进行杀菌处理，然后牛奶通过装载管路上的电磁阀定量送入到喂奶器中。第三章 牛奶定量饲喂机整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数储奶罐直径：1500mm储奶罐高度：1500mm饲喂筒数量：8个鲜奶的密度为1100k

23、g/m3设计压力（最大使用压力）：0.25Mpa3.2 搅拌罐的设计计算3.2.1 搅拌器几何尺寸确定 要求物料搅拌均匀，防止分散相，牛奶粘度不高，所以搅拌桨选三直叶开启涡轮搅拌桨。搅拌桨直径Dj=1/3Di=0.4m，圆整为400mm，由di：l：b=20:5:4，故搅拌桨叶片宽度： B=0.2di=0.2400=80mm l=0.25di=0.25400=100mm Z=3 查HG/T3796.112-2005可得轮毂直径为50mm，轴孔外径d=24mm。叶片厚度10mm。搅拌器距器底长度： H=0.5D=0.151.5=225mm3.2.2接管根据工艺条件，确定各接管尺寸，选用板式平焊法

24、兰，公称压力0.6MPa。3.2.2筒体强度计算搅拌罐内为常压，夹套内工作压力为0.2 MPa，取其设计压力为P=0.22 MPa，则搅拌罐圆筒承受外压，故需进行稳定性计算。筒体材质为0Cr18Ni9，焊接接头系数=0.85，=137 MPa 。圆筒的厚度为 4mm，取钢板厚度负偏差为C1=0.5mm，则筒体的有效厚度e= 3.5mm ,筒体外直径D0=1500mm，筒体长度L=1500mm因D0/e=175.9，L/ D0=2.17,由GB150-1998图6-2，图6-8查得：A=0.000293，E=1.93105MPa ，B= 45MPa 3 所以 p= 45/175.9=0.26 M

25、Pa 圆筒稳定性满足要求，所以取圆筒名义厚度n=4mm3.2.3搅拌功率计算 已知n=180r/min=2s-1，dj=700mm=0.7m，=1100kg/m3， =0.00263 Pas 对于单层搅拌器而言：雷诺数Re= =614829 查Rushton 的-Re图4，可知功率因数=1.0 ，有挡板且为全挡板条件时， 不需考虑Fr数，则 =Np。 由功率数Np=知，单层搅拌器的功率N=Npn3dj5=1.01100330.75=4992W=4.99 kW 近似认为2层搅拌器的功率是单层搅拌器的2倍，双层搅拌桨功率为 N=2N=9.98 kW3.2.4 电动机额定功率的确定填料密封功率损失约

26、为搅拌器10%或至少0.368kW。而机械密封的功率损失仅为填料密封的10%50%。在此选用机械密封，其功率损失约为0.24kW。 选用传送带，机械效率=0.95，则有Nm=0.24kW 故电动机功率PN=2.76 kW 为了安全生产，选用三相防爆异步电动机Y112M1-6，额定功率P=3kW5。3.2.5 搅拌轴设计按弯矩计算:轴材料选用45钢，则选=58.3Ma，实心轴直径：d= =35.1mm按刚度计算: 对于碳钢及合金钢G=7.94104MPa；一般传动和搅拌轴的计算可选为1/2()/m，故在此选=1/2 ()/m。则搅拌轴直径d=23.1mm 因此选择轴径d=30mm。 轴的转速低于

27、200r/min，故不需计算轴的临界转速。3.2.6 带的设计计算1）确定设计功率 计算公式：由上可知，；由机械设计手册294页表7-25查得，。2）选择带型（节距）根据设计功率和同带轮转速，查机械设计手册295页图7-4得，选取B型带。3.2.7 传动轴的设计及强度校核计算主轴：轴是组成机械的重要部件之一。它用来安装各种传动零件，使之绕其轴线传动，传递转矩或回转运动，通过轴承与机架或机座联结。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计时，不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。应用于轴的材料种类很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度和其它机械性能等的要求，采用的

28、热处理方式，同时考虑制造加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择主轴的材料。牛奶定量饲喂机中，主轴既要支承主轴和齿轮的重量又要传递电动机的转矩，即同时承受弯矩和扭矩的作用。由于同样的材料，在热处理工艺不同时，所得到的静强度、硬度和疲劳极限也会不同，所以在选择主轴时还应确定其热处理方法。主轴受载荷大，应选用调质钢（含碳量在0.30%-0.60%范围内的碳素结构钢和合金结构钢），调质钢能进行调质处理。调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织具有更好的综合力学性能（例如：更高的强度、较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度）。调质钢的钢种很多，常用的有35、4

29、5、40Cr、45Mn、40MB等。主轴的钢种我们选取45，45钢调质后的硬度为HB217255。轴的设计应满足下列几方面的要求：在结构上要受力合理，尽量避免或减少应力集中，足够的强度（静强度和疲劳强度），必要的刚度，特殊情况下的耐腐蚀性和耐高温性，高速轴的振动稳定性及良好的加工工艺性，并应使零件的轴上定位可靠、装备适当和装拆方便等。1. 轴校核安全系数图3-1受力分析 弯矩图，在上面，46743.2Nm易知在顶端处为最危险截面，校核此处的安全系数旋转轴的校核公式 ， =1.31.5 式中 为材料的弯曲疲劳极限 MPa根据调质 40 d=40mm 可以知道： =335N/mm， =685N/m

30、m M轴危险截面上的弯矩 N.mm T轴危险截面的转矩 N.mm W轴危险截面上的抗弯截面模数 W轴危险截面上的抗扭截面模数 W= W= 弯曲和剪切疲劳极限的综合影响系数，由=685N/mm， 在表中标准化为700，由配合H7/m6 选=3.39 =2.44则=2.133s1.5满足要求。2.轴的静强度安全系数校核该校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗能力，轴的强度是根据轴所受的最大 瞬时载荷（包括动载荷和冲击载荷）来计算的= 式中： 轴危险截面上的最大弯矩和扭矩 作用于轴上的最大轴向载荷 W 轴危险截面的抗弯和抗扭截面系数。 A轴危险截面的面积 屈服极限为 =490 =1.72.2 且/=1

31、90/685=0.72属于低塑材料=5.3542.2也满足要求。3.3 巴氏杀菌加热装置的设计目前国际上通用的巴氏消毒法主要有两种：一种是将牛奶加热到62-65，保持30分钟。这种方法目前在广东较少使用。采用这一方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达97.3%-99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌以及芽孢等，但这些细菌占多数的是乳酸菌，乳酸菌不但对人无害反而有益健康。第二种方法将牛奶加热到75-90，保温15-16秒，其杀菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。本次设计的巴氏杀菌装置采用在管道上加热的方式，如下图

32、3-2所示：图3-2 巴氏杀菌装置3.4 定量饲喂装置设计 本次定量饲喂装置采用两位两通电磁阀控制，当到达设定的时间后，电磁阀自动关闭，起到定量饲喂的目的，电磁阀如下图3-3所示：图3-3 两位两通电磁阀4 牛奶定量饲喂机机架的设计在机器中支承或容纳零部件称为机架。如支承罐的塔架、容纳传动齿轮的减速器的壳体，机床的床身等等统称为机架。4.1机架结构类型4.1.1 按机架外形分类按机架外形分类：网架式、框架式、梁柱式、板块式和箱壳式。4.1.2 按机架的制造方法和材料分类按制造方法，机架可分为铸造机架、焊接机架和螺栓或铆接机架。按机架材料可分为金属机架、非金属机架。非金属机架又可分为混凝土机架、

33、素混凝土机座平台、花岗岩机架、塑料机架等。铸造机架常用材料为铸铁、铸钢和铸铝。小型设备（如仪表等）的机架则有铜制或塑料制造。4.2 机架结构的选择进行机架结构形式的选择是一个较复杂的过程，对结构形式、构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。对结构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的机架结构选择方法较困难。但是，可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择形式时应遵守的一般规律。1结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时，截面上的材料分布是均匀的，所有材料都能

34、得到充分利用。但在弯矩作用下截面的应力分布是不均匀的，所以材料的应力分布不够经济。机械结构中许多构件所受的都是沿垂直于杆轴的方向作用的。弯矩沿杆变化很迅速。有垂直载荷处，弯矩曲线有曲率，且曲率与载荷集度成正比。最大的弯矩限于一小段内，在较长段内材料不能充分利用，这是弯曲构件不经济的另一原因。2.结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短，结构使用的材料愈省。3.结构的连续性可以降低内力，节省材料。4.3 机架设计计算的准则和要求4.3.1机架设计的准则1 工况要求 任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍

35、运动件通过的突起；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2 刚度要求 在必须保证特定外形条件下，对机架的主要要求是刚度。例如机床的刚度决定了机床的效率和加工的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。3 强度要求 对于一般的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于容许应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。4 稳定性 对于细长的或薄壁的受力结构及受弯压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产

36、生很大的破坏，设计时必须校核。5 美观 目前对机器的要求不仅要求能完成特定的工作，还要使外形美观。6 其他 如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械仪表等热变形小的要求，等等。4.3.2 机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。1.机架的重量轻，材料选择合适，成本低。2.结构合理，便于制造。3.结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4.结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由于温度变化引起的变形应力小。5.抗振性能好。6.耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。7.有导轨的机架要求导轨面

37、受力合理，耐磨性良好。4.4 牛奶定量饲喂机机架的确认铸造机架比焊接机架刚性好，但制造较困难，生产周期较长。对于单件或者小批量并不合适。由于结构简单，生产小，所以本次牛奶定量饲喂机的机架采用焊接机架结构。5牛奶定量饲喂机三维造型的设计5.1 Solidworks软件简介首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软

38、件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这就要求制图和看图人员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发生变化，几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化，还要重新绘制，标注，因此绘图工作相当繁重。参变量式CAD设计软件，是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后，可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全定义状态，这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性，如果修改了标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新。也可以暂时不充分的限制

39、条件，让草图处于欠定义状态，这就是变量式操作模态。美国Solid Works公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机上使用功能强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统，公司主导产品是世界领先水平的Solid Works软件。90年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件，引起世界相关领域的一

40、片赞叹。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到Windows操作系统中。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以原来一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。功

41、能描述（1） TopDown(自顶向下)的设计（2） DownTop(自下向上)的设计（3） 配置管理（4） 易用性及对传统数据格式的支持（5） 零部件镜像（6） 装配特征（7） 工程图（8） eDrawingSolidworks模形由零件，装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草图。由2D，3D草图直接生成3D模形和工程图时，如果修改了草图的标注尺寸，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其3D模形和草图也会同步更新。软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量，提高了工作效率。通常，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特

42、征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体工程图。这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法。草图绘制从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。Solidworks2014允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.Solidworks2014可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具

43、”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.Solidworks2014具有很强的文件交换功能,可以输入,输出数十种文件格式,可以与AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等软件很方便地进行文件交换。Solidworks2014在草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能。可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度。网格线和捕捉功能在Solidworks2014中不太使用，因为SolidWorks是参变量软件，尺寸和几何关系已提供了所需的精度。5.2

44、零件建模5.2.1机架三维建模的形成在SolidWorks中，机架的形成比较容易实现，通过拉伸、阵列等指令，机架的三维模型如图5-1所示。图5-1 机架三维图5.2.2 大带轮的三维建模形成由于大带轮的三维模型比较复杂，运用了拉伸，切除，圆角，等特征，形成大带轮的三维模型。如图5-2所示图5-2 大带轮三维图5.2.3其他零件的三维模型造型另外，SolidWorks里toolbox里包含了各种传动件，螺栓，螺母，螺钉，轴承等数据，可直接调用输入自己参数即可。 轴承的建模，从toolbox中选择轴承，滚动轴承如图5-3所示图4-3 添加轴承由于罐体的三维模型比较复杂，运用了拉伸，圆角，阵列,切除

45、等特征，形成罐体的三维模型。如图5-4所示图5-4 罐体的三维建模其它零部件的三维建模这里就不一一描述5.3零件装配零件设计好了，可以将其在组建模式下通过一定的方式组合在一起，从而造成一个组件或完整产品模型。零件装配需要在专门的组件设计模式下进行。在Solidworks2014 中，可以按照以下步骤来创建一个组件设计文件：单击新建按钮，打开“新建”对话框。在“类型”选项组中选择“组件”单选按钮，在“子类型”选项组中寻则“设计”单选按钮，在“名称”文本框中输入组件名称，清除“使用缺省模板”复选框，然后单击“确定”按钮。弹出“新建文件选项”对话框。从“模板”选项组的列表框中选择“mmns _SLD

46、ASM_design”，单击“确定”按钮。在组件设计中（装配设计），主要有两种主流设计思路，即自底向上设计和自顶而下设计。通俗一点而言，前者是将已设计好的零部件按照一定的装配方式添加到装配体中；而后者则是从顶层的产品结构着手，由顶层的产品结构传递设计规范到所有相关子系统，从而有利于高效地对整个设计流程项目进行协作管理。在组件设计模式下，系统允许采用多种方法将元件添加到组件，包括使用放置定义集（简称约束集）和使用元件界面自动放置等。通常元件放置根据放置定义集而定，这些集合决定了元件与组件的相关方式及位置，这些集既可以是由用户定义的，也可以是预定义的。用户定义的约束集含有0个或多个约束；预定义约束

47、集（也叫连接）具有预定义数目的约束。约束放置是较为常用的装配方式。在 Solidworks2014元件放置操控板的约束列表框中，提供了多种放置约束的类型选项，包括缺省、固定、曲面上的边、曲面上的点、直线上的点、相切、坐标系、插入、匹配、对其、和自动。在使用约束放置选项时，需要注意约束放置的一般原则及注意事项。例如，“匹配”约束或“对齐”约束的一组参照的类型要相同（平面对平面、旋转对旋转、点对点、轴对轴）；一次只能添加一个也是，譬如不能使用一个单一的“匹配”约束选项将一个零件上的两个不同的平面与另一个零件上的两个不同的平面配对，二必须定义两个单独的“匹配”约束；元件的装配需要定义放置约束集，放置

48、约束集由若干个放置约束构成，用来组合定义元件的放置和方向。装配通过一个中心线重合，面重合或给定距离来配合圆弧曲面的零件。首先进行部装，在得到牛奶定量饲喂机的装配图，总装配图见下图5-5所示：图5-5 牛奶定量饲喂机三维装配体5.4三维向二维的转换SolidWorks作为一套功能强大的计算机辅助绘图和设计软件，可以建立零件的三维实体图，三维装配体图及二维工程图，且大多数生产一线的工程技术人员对二维绘图软件，如autocad，caxa电子图版，等更加熟悉，而且二维软件在绘制，尤其是标注装配体，零件图时，具有独特的优势。所以，充分利用SolidWorks和二维图之间的转换，把SolidWorks自动

49、生成的工程视图与二维软件的标注结合起来，达到“以二维之长补三维之短”的目的。一下是三维建模生成二维工程图的详细过程。在SolidWorks中生成二维工程图。在SolidWorks中的新建模板中，新建一个工程图模板，打开工程图工具条，在工程图工具条中点击“新建”按钮，并在作图区域中单击右键，“从文件中选择”，确认要生成工程图的三维模型，并选择要形成工程图的视图方向；在绘制区域内单击左键，以确定图形位置，单击“确定，完成工程图的绘制，并将其保存为“dwg/dxf”格式的文件。如图5-7所示图5-7新建工程 选用标准图纸，或自定义图纸大小，如图5-8所示图5-8 选择图纸打开需要生成工程图的零件，并

50、将其拖入此工程图。左键确定位置，继续移动鼠标，会显示鼠标移动方向的视图。从而确定所需工程图，此外，还可通过上方的工具来分析剖视图。也可标注此装配体的零件及其名称。因此图还将在CAD中修改，最后得到的工程图6 结论此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一个转折点。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料、老师指导、与同学交流、找相关人士咨询、反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和知识的运用。通过这次设计，我了解了的牛奶定量饲喂机的的用途及工作原理，熟悉了产品的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己的独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础

51、知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得，是不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要在以后的工作中去努力去完善。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中不断努力学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人，为中国机械行业添上自己的微薄之力。参考文献1 机械设计（第八版），高等教育出版社，濮

52、良贵，纪名刚主编，2006年5月第八版；2 工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编；3机械设计课程设计手册，高等教育出版社，吴宗泽，罗圣国主编，2006年5月第三版；4减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；5 机械制图（第四版），高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；6互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版；7 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册M.北京:机械工业出版社，2001.8 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社,1993.9 沈世德.机

53、械原理M.北京:北京机械工业出版社，2001，12.10 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册M.北京:机械工业出版社,1996.11 机械加工技术手册编写组.机械加工技术手册M.北京:北京出版社，1989，09.12 胡家秀.机械零件设计实用手册M.北京:机械工业出版社，1999，10.13 徐灏.机械设计手册M.北京:机械工业出版社，2002.14 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社，1991，09.15 祝永健，基于Solidworks的机械制图教学改进与应用，文教资料，2008.2（6）：27-2816 党兴武，靳岚，机械设计与制造-基于SolidWorks的机构运动模拟 2

54、006年4期17 卫江红,基于SolidWorks的运动分析与仿真, 机械工程与自动化. 第1期(总第146期)2008年2月致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起生活的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里要感谢我的导师X老师。X老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是X老师仍然细心地纠正设计中的错误。除了敬佩X老师的专业水平外，她的

55、治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作；我要感谢我的母校石河子大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！。 感谢X老师给予我精心的指导，并为我提供了丰富的背景资料和创新性的意见和建议，使我的毕业设计得以顺利完成 。感谢我的导师马蓉教授，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。X老师严谨勤奋的工作作风、扎实广博的学识和平易近人的性格，使我在学习方面得到了很大的收获，它们将是我受益终生的财富。此外，感谢X老师对我毕业设计的最后审核，使我的最终作品更为完善。 感谢同学们对我的帮助和指点。没有他们的帮助和提供资料，要想在短短的几个月的时间里学习到这么丰富的知识并完成毕业设计论文是几乎不可能的事情，再次感谢所有帮助和支持过我的人。