土豆筛选机的设计-马铃薯筛选机【含三维UG模型及CAD图纸】
土豆筛选机的设计-马铃薯筛选机【含三维UG模型及CAD图纸】,含三维UG模型及CAD图纸,土豆,筛选,设计,马铃薯,三维,UG,模型,CAD,图纸
土豆筛选机的设计学科代码:0101 学 号:XXXXXXXXX 大 学(本 科)毕 业 论 文题 目:土豆筛选机的设计学 院: 专 业: 年 级:2013级姓 名: 指导教师: (职称)摘 要 在农作物丰收的季节,针对不同尺寸大小的土豆筛选存在的不足,设计出一种全新的土豆筛选机。这种筛选机可以调节筛面大小,将直径大小不同的土豆进行分类,而且在多农作物混杂的情况,亦可进行分类筛选。土豆筛选机的整体结构主要由进料口、筛面、筛箱、出料口和机架组成,采用同步带和皮带联合的传动设计方案,主要创新设计在于滚轴支座的卡紧定位装置及滑道的设计,可以调节圆柱滚筒的间距,实现筛选不同大小农作物的功能,解决了农民们筛选土豆损耗精力的问题,同时减少了生产成本,提高了生产效率。关键词:土豆筛选机;筛面;传动设计;Abstract In the season of crop harvesting, a new potato screening machine was designed for the shortcomings of different sizes of potatoes. This screening machine can adjust the size of the screen surface, the diameter of different potatoes are classified, and in the case of multi-crop mixed, can also be classified screening. The overall structure of the potato filter is mainly composed of the inlet, the screen, the screen box, the outlet and the rack. The main design is the combination of the belt and the belt. The main innovation design is the clamping device of the roller bearing And slide design, you can adjust the spacing of cylindrical drums to achieve the function of screening different sizes of crops to solve the problem of farmers to filter the energy loss of potatoes, while reducing production costs and improve production efficiency.Key words: Potato screening machine; Screen surface; Transmission design;目录引言一、课题研究背景和意义6二、筛选机的发展概况7三、筛选机的分类和应用、工作原理及特点8 3.1 筛选机的分类8 3.2 筛选机的应用10 3.3 筛选机的工作原理10 3.4 筛选机的特点11四、筛选机的结构设计12 4.1筛面的设计12 4.1.1 圆柱滚筒的设计13 4.1.2 滚筒的传动设计13 4.1.3 滚轴支座的卡紧定位装置及滑道的设计15 4.2 进料口的设计19 4.3 筛箱的设计19 4.4 机架的设计20五、物料的受力分析22六、筛选机零件的选择和计算23 6.1轴承的选择23 6.2皮带的选择23 6.3同步齿形带轮的设计与计算24 6.4滚轴的强度与刚度计算25 6.5筛选机的效果图26总结28参考文献29致谢314引言 根据国家统计局最新调查可知,到2010年,全国土豆种植面积约5369万亩,单产1200公斤,总产量为9600万吨,土豆加工率为20%,产值大约7700亿元人民币。中国西南地区、内蒙古、东北地区和西北地区为主产区,其中西南山区种植面积最大,约占全国总面积三分之一。 由此可见,我国农业生产发展处于上升阶段,连年增长。我国的农业也因此走向机械化和自动化发展方向,数量不菲的土豆无疑不能纯手工筛选分类,机械化的需求由此大大提高,基于节约农民劳动力,提高生产效率的宗旨设计研发出了许多种农作物的筛选机,激发了科学技术人员的创思维,而且不断地对机器进行优化和改进。 筛选机是我国这几十年来发展较快的一种新型机器,并已经广泛应用于工业和农业上,因此市场上筛选机的种类较多,各种筛选方式都齐全。应用最广泛的是直线式筛选机,农作物从进料,然后筛选,再出料和分类直线式工作。随着我国工业自动化的规划发展,行业对筛选机的功能要求逐渐提高,许多筛选机只能完成单一农作物的筛选功能,还有在运输方面也是存在缺陷,在使用寿命和质量方面还存在较大的问题。因此,筛选机的改进是时代所需要的,根据实际生产需求,设计多功能于一体的筛选机是一项十分有意义的课题研究。本次课题设计的土豆筛选机可以实现筛选不同尺寸大小的土豆,而且可以筛选不同农作物,其中筛选结设计成可调节间距的圆柱滚筒,大大提高了筛选效率,降低劳动成本。 土豆筛选机的设计不仅要考虑功能的实现,而且要结合生产规模和节能问题,设计一种真正实现低消耗、多功能、环保型的筛选机,迎合我国节能减排的召唤,走可持续发展的道路。一、课题研究背景和意义 随着人口的迅速增加,人们对农作物的需求也日益增加。我国目前东北三省等地区土豆种植面积迅速扩大,每年秋收季节,每个种植户在售卖时都会事先将土豆按不同大小分类,以此能高价卖出。但与此同时,大量的土豆筛选会浪费很多人力和时间,延期土豆的销售,可能会使土豆滞销等不良情况发生。针对农民这一现实现象,我们为此研究土豆筛选机来解决他们的难题,自动筛选不同大小的土豆或其他农作物,节省生产时间,提高工作效率。 在部分农村里,农民为了规避风险和有更好的经济收入,并不是种植单一的农作物,而是种植多种农作物。然而目前市场上已有的筛选机性能较为单一,只能实现一种农作物的筛选。因此,如果农民种植多种农作物时,需要购买不同筛选机来满足生产需求,这样子对于个人农户来说是一笔很大的支出,增加了劳动成本,从短期利益方面看,大部分农民是不会选择购买各种农作物的筛选机。当我们把多种农作物筛选的功能集中于一台机器时,农民只需买一台机器就能满足生产需求,可以节约占地面积,极大吸引农民的关注。 对于企业化生产来说,由于全国气候、文化氛围的差异,种植户的作物种类千差万别,针对这一情况,厂家需要制造不同作物的筛选机,大量的消耗资本和人力,种类的多化随之增加了库存,占用面积。为此解决这一难题,设计多功能土豆筛选机,极大降低生产成本,增加厂家的利润,为社会可持续做出贡献。 我们国家在工业和农业方面的生产污染是非常严重的,致力于保护环境和低能减排是国家奋斗的目标,这次研究的土豆筛选机最大优点在于低能耗、高效率,走绿色环保道路,完全符合我国国情所需。二、筛选机的发展概况 节能减排和绿色环保是我国可持续发展战略的主要发展目标,在经济和科技实力提升的同时,保护环境、合理利用资源和走低能耗路线。中央政府在国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要已明确指出要研发有重大影响的技术装备和机械,其中包括冶金设备、筛分设备等。 从筛选机近几年来的销售量上可以观察出,筛选机在工业和农业等领域的应用越来越广阔,需求逐渐增大,销售额随之稳定上升。筛选机带来利润的同时,实际生产要求对其质量和功能等越来越严格,从而使筛选机的发展提升到一个新的阶段。结合国内外筛选机的发展现状,筛选机会逐渐往以下几个方向发展:(1) 向标准化、高质量化、自动化发展,便于设计与维修,从而专业化生产,提高产品质量和降低成本。(2) 向低能耗、结构简化、稳定型方向发展。(3) 筛选机构的优化设计,抛弃传统设计结构,向高性能方向发展。(4) 提高整体机器稳定性,简化传动机构,使筛选机质量较轻。(5) 提高筛选效率,实现多功能筛选农作物,具有人性化。三、筛选机的分类和应用、工作原理及特点3.1 筛选机的分类市面上筛选机种类较多,根据不同行业需求划分不同的筛选机。筛选机是代替人工筛选的一种器械,从外形上可分为重型筛选机和轻型筛选机。其中重型筛选机根据起筛面运动轨迹可再划分为直线式筛选机、圆形式振动筛选机、椭圆式振动筛选机和可变轨迹式筛选机,一般应用于大型生产商或实验使用。而轻型筛选机体型一般比较细小,传动机构与筛选机构成竖直方向,应用最广泛的主要是旋转式筛选机,运动轨迹亦可调节,实际应用于食品、制药、作物、化工等行业领域。下面列举一些筛选机的机器图,重型筛选机如图3.1直线式筛选机和如图3.2所示的圆形式振动筛选机。图3.1 图3.2 轻型筛选机如图3.3所示的旋转式筛选机。图3.33.2 筛选机的应用 基于我国经济行业的不同生产要求,采用了不同结构的筛选方式,从而形成了不同款式的筛选设备,满足不同行业需求。在炼金工业领域,矿石的采取和分类普通采用振动式筛选机对初始散乱矿石进行预分类和检查,再用高精度筛选机对磨矿机的产品进行细分筛选,以提高矿石的精度;在化工工业领域,在对化工原料的筛选,化肥和复合化肥的分类,采用振动式筛选机;在煤炭工业领域,用振动筛作为精煤和末煤的脱水、脱介、针对6mm以下含水7%14%的潮湿细煤粒的分级采用了高频细筛来解决脱水问题;在水利电力领域,火电厂对煤预先筛分是通过高频振动筛来实现的,在水电站的建设工作中如三峡工程需要各种振动筛对沙石进行分级;在交通部门针对铁路石渣的清沙和初泥进行筛选,及对沥青混泥土的石头进行筛选,其在高速工路建设中起着重要的作用;此外,针对环保部门的垃圾处理及水煤浆在电厂的应用,振动筛均成为关健筛分设备。同时国家对农业的发展持续关注,我国的粮食总产量连年增长,番薯、土豆、板栗等农作物的筛选分类都可以应用到筛选机,这为筛选机的研发生产带来了广阔的发展前景。3.3 筛选机的工作原理 本次设计的土豆筛选机整体结构简易紧凑,其主要工作原理是,筛选机接通220V电源插头,打开电机开头通电运转,通过皮带传递带动同步带传动,同步带从而带动圆柱滚筒作旋转运动。作物从进料口导入后,沿着轨道进入筛面,由于滚筒间距不同,产生不同的间隙,作物在滚筒旋转的推动和重力驱使下沿滚筒切向运动,不同大小作物落进不同间隙的滚筒之间,从而进入筛箱收集分类,其余作物或杂物沿着出料口方向出去,多品种土豆筛选机的筛面圆柱滚筒组的各个滚轴定位装置,可以通过手动调节卡紧位置,从而产生不同的间隙,来筛选大小不同的物料。3.4 筛选机的特点 本次设计的多品种土豆筛选机是一种富有创新型的筛分机械,其特点主要是:(1) 整体结构简易紧凑,容易维修和使用;(2) 筛选操作简易,而且方便清洗和搬运;(3) 机器整体重量轻,底座配有可锁万向轮,方便移动;(4) 低能耗、筛选效率高,噪声小;(5) 机器密封性好、灰尘污染少、使用寿命长;(6) 结构强度、耐磨性好,适应户外等不良环境。四、筛选机的结构设计4.1筛面的设计 筛面是土豆筛选机的重要工作部件,在整机筛选运作时,筛面不仅要承受被筛选农作物的重量,而且还有完成筛分作业,由此可知,筛面的结构设计对整机结构的重要性。市面上常用的筛面有棒条筛面、板状筛面、编织筛面、条缝筛面和非金属筛面五种,根据不同筛选物和作业的工艺要求选用不同结构的筛面,这次土豆筛选机是采用多滚筒转动进行筛选,即棒条筛面结构。筛面结构对滚筒要求较高,需要有足够的强度、刚度、耐磨损和耐腐蚀,能灵活调节各个滚筒轴的间距,保证筛面不堵塞。为了增大滚筒与被筛选作物的摩擦和减小作业噪音,我们在滚筒表面增加一层橡胶套,同时为了满足零件的可靠性,滚轴采用不锈钢材质,滚轴根数不易过多,可能会增加传动机构的负担,导致后期机器故障多,故本次土豆筛选机滚筒根数取9根,最终筛面结构示意图如图4.1所示。图4.14.1.1 圆柱滚筒的设计圆柱滚筒的结构设计要结合筛面的整体设计,筛面的设计长度为1200mm,宽度为1000mm,因此滚筒的长度设计成1000mm,直径为25mm,两端固定在轴承座内,通过调节轴承座,从而改变滚筒的间距。滚筒单端设计同步带异形齿轮,外圆直径为35mm,齿数为8,与同步带啮合传动,通过传动使圆柱滚筒做定轴旋转,带动被筛选作物向下滚动,经过不同间距的滚筒时会自动掉落入筛箱并收集,最终圆柱滚筒结构示意图如图4.2所示。图4.24.1.2 滚筒的传动设计滚筒的传动是电机转动通过皮带传动带动同步带传动,从而通过同步带上异形齿与滚筒上齿轮啮合带动滚筒定轴旋转,滚筒旋转的时候要保证滚轴的稳定性,不会出现滑动或松动的现象,为此轴承座的稳定性要好才能保证滚筒的传动稳定性,提高传动效率,降低电机能耗,最终滚筒传动设计示意图如图4.3和图4.3所示。图4.3图4.44.1.3 滚轴支座的卡紧定位装置及滑道的设计 根据传统筛选机可知,只能对单一农作物进行筛选分类,其主要原因是滚轴设计成间距不可调节,故只能固定筛选一种农作物。想要使筛选机可以筛选多品种尺寸的农作物,在机器正常运作的条件下,滚筒间距必须是可以精确调节定位的,为了解决这一技术难题,需要对滚轴支座结构进行设计改进,因此本次研究设计一种支座卡紧定位装置及配合定位的滑道,结构如图4.5、4.6所示。图4.5图4.6由图可知,在每个轴承座背面都装有一个可旋转卡条,而滑道上面设计了间距相等且等宽度的凹槽,与卡条配合。当轴承座上的卡条嵌入滑道凹槽时,轴承座水平方向被固定,从而固定滚轴,当需要调节滚筒间距时,转动卡条离开凹槽即可接触支座水平约束,自由移动调节。为了精准定位,卡条和凹槽宽度设计为8mm,凹槽间距为10mm,即滚筒最小调节单位为10mm,模型利用UG进行建模造型,使用设计特征“拉伸”、“阵列”等命令,结果如图4.7和4.8所示。图4.7图4.8 接着是滑道的设计,需要通过滑道与轴承座的配合使得滚轴竖直定位,因此滑道内部设计成燕尾槽形,与轴承座尾过渡配合,使之不易松动。这种配合方式在农业机械中应用较广,结构简易且能满足定位的需求,一条滑道实现两种定位功能,符合设计理念,降低制造成本。滑道结构和轴承座结构分别如图4.9和4.10所示。图4.9图4.104.2 进料口的设计进料口的设计采用漏斗形入口,防止过多的土豆溢出,通道部分采用曲面结构,可以对倒入的土豆起到缓冲的作用,防止高速滑落的土豆冲击滚筒,减小土豆破损率和避免造成故障。结合人体工程学,进料口的设计高度要适宜农户使用,故本次进料口设计高度为1600,mm,有效长度为1000mm,宽度为800mm。进料口为4块铁板焊接而成,采用封闭型结构,防止作物飞出,采用厚度8mm的铁板,保证结构强度和耐腐蚀性,最后运用UG软件进行建模设计,结果如图4.11所示。图4.114.3 筛箱的设计筛箱的作用主要是收集通过筛面筛分出来的土豆或其他农作物,筛箱底部采用光顺曲面造型,防止落入的土豆堆积,起到一定的缓冲作用,避免土豆掉落时造成的破损,不同出口之间用铁板隔开,这样可以防止筛分好的土豆又混杂到了一起。筛箱出口尺寸大小根据实际土豆尺寸来定,已知土豆最大的直接为150mm,最小为30mm,故设计出口高度为150mm,四周倒圆角,防止从出口滑出的土豆发生刮损。筛箱材质选择铁板制成,厚度为8mm即可保证结构可靠性。最后运用UG软件对其进行建模造型,使用设计特征进行建模,结果如图4.12所示。图4.12 4.4 机架的设计 机架的结构设计要结合筛面结构、筛箱和内部传动设计机构的布置去设计合理紧凑的机架框架。结合实际生产和装配要求,机架采用角钢焊接而成,因为机架承受其他部件重力,需要很高的强度和稳定性,不宜采用螺栓固定,强度较低,故选择焊接,又方便机架的装配,整体结构紧凑。机架底部采用自锁万向轮,方便土豆筛选机的移动和搬运,不需要移动时,只需锁定万向轮,极大人性化和富有灵活性。万向轮的设计同时也展现了理论与实践相结合,设计的宗旨是能够付之于实践,所以设计是从实际的生产环境和生产需求出发。最后运用UG软件对其进行建模造型,使用设计特征进行建模,结果如图4.13所示。图4.13五、物料的受力分析本次设计的土豆筛选机是为了将杂乱的土豆有序地滑落到筛面进行筛分,为了使得土豆全面被筛分,得保证土豆能沿着筛面滚动。因此,对筛面进行倾斜设计,这样土豆可以获得一定的重力加速度,完成筛分作业。另一方面,倾角的大小需要适宜,过大的话会导致土豆飞滚,无法从滚筒间隙下掉落,过小的话也无法保证土豆完全滑落。为此,对土豆作物进行受力分析,不妨假设土豆是一个方形物体,在筛面的受力图如下: 由静力分析可得:tan a =a =arctan查表可知,45号钢与土豆的静摩擦系数为=0.20.3,经过计算得=9.3-o13.5。这次设计的角度为10,符合设计要求。6、 筛选机零件的选择和计算6.1轴承的选择在土豆筛选机正常运作的过程中,轴承的主要作用是支撑滚轴的转动,使得滚筒轴向定位,轴承主要承受径向载荷,因此我们选择深沟球轴承,既可以满足机器工作中主要承受径向载荷,也可同时承受小的轴向载荷的设计要求。当量摩擦系数最小,在高转速时,可用来承受纯轴向载荷。通过计算可得出所选用的滚轴轴颈为17mm,根据滚轴选择的深沟球轴承结构代号为6803,如图6.1所示的深沟球轴承。图6.16.2皮带的选择我们所选用的皮带是氯丁橡胶同步带,氯丁橡胶同步带耐水解、耐热,并且耐冲击性能优于常用的聚氨酯同步带,它的传动功率范围大,特别在大功率传动中,聚氨酯同步带是无法与之相比的。工作温度一般为-34100。选择氯丁橡胶同步带对于筛选机而言是比较理想的,这也是市场上普遍选择的优质同步齿形带,如图6.2所示。图6.26.3同步齿形带轮的设计与计算同步齿形带轮如图6.3所示,首先对齿面接触疲劳强度进行计算:由于该机器的啮合为皮带和钢的捏合,所以主要的疲劳损坏是齿面磨损,因此以校核齿面疲劳强度为主。通过计算得,当HH时,可以满足设计要求。图6.36.4滚轴的强度与刚度计算首先滚轴在规定载荷作用下不应破坏,即滚轴应有足够的抵抗破坏的能力;根据滚轴满足强度要求的条件设计滚轴的截面尺寸。圆柱形滚动轴两端固定,当机器正常工作时,圆柱形滚动轴上承受着载荷作用力,理论分析时,假设载荷均匀分布,可以当做简支梁来设计计算。经计算得:d3计算其最小直径d=9.75mm通过计算和查表试验可得最小滚轴的直径可选为d10mm,既能满足机器正常工作的强度条件,又能节约成本。滚轴不仅要有足够的抵抗破坏的能力,而且应有足够的抵抗变形的能力,即滚轴必须满足刚度要求,滚轴变形主要是弯曲变形,挠度与转角是度量弯曲变形的两个基本量。通过计算可得,滚轴的直径d21mm,为了满足实际的生产需要,我们设计选择滚轴的外圆直径为d=25mm。这样既能满足滚轴生产的强度和刚度要求,而且能节约材料和成本,增加滚轴工作的稳定性。6.5筛选机的效果图筛选机总装配图如图6.4和6.5所示。图6.4图6.5总结通过完成这次土豆筛选机的设计,我基本掌握了如何去设计一种机器。在设计之前应该先调查产品的基本现状和发展趋势,捉住其中设计的不足,并对其进行完善。在设计的同时,需要对机械设计、机构设计和传动设计等方面的理论知识十分熟悉,为此需要我花费很多精力去回顾和加深学习。在一开始设计土豆筛选机的时候,我遇到许多难点,比如如何设计可调节滚筒、整体机械机构、传动部分的设计和其余部件的设计,在老师和同学的指导下,再结合自己查阅机械书籍资料,逐渐清晰设计思路,慢慢解决各个难题。在运用工业设计软件UG对筛选机模型进行建模造型和虚拟装配时,也是考验对软件的熟练程度,经过一段时间的软件学习,我最终才把模型建立完成,并绘制相应的工程图。通过土豆筛选机的设计,我深刻体会到设计研发产品要考虑很多因素,才能真正成功研制出好的产品。对基础理论知识和专业技术要求比较高,这正是当今社会所欠缺的综合型人才,本次设计为了以后发展道路奠定了基础,以后必将继续努力学习,绝不气馁。本次设计虽然基本完成,但仍旧存在缺陷和不足,会在以后的研究设计中逐渐完善和改进。参考文献1濮良贵,纪名刚.机械设计.7版.北京:高等教育出版社,2001.2濮良贵.机械设计.5版.北京:高等教育出版社,1989.3邱宣怀.机械设计.4版.北京:高等教育出版社,1997.4余俊等.机械设计.2版.北京:高等教育出版社,1986.5吴宗泽.机械设计.北京:中央广播电视大学出版社,1998.6濮良贵,纪名刚.机械设计学习指南.4版.北京:高等教育出版社,2001.7周开勤.机械零件手册.4版.北京:高等教育出版社,1994.8卜炎.螺纹联接设计与计算.北京:高等教育出版社,1993.9邹慧君.机械运动方案设计手册M.上海:上海交通大学出版社,1994.10谢黎明.机械工程与技术创新M.北京:北京工业出版社,2005.11诺顿RL.机械设计机器和机构综合分析M.陈立周,等译.北京:机械工业出版社,1997.12吴宗泽.机械结构设计.北京:机械工业出版社,1998.13吕仲文.机械创新设计M.北京:轻工业出版社,1994.14国家技术监督局发布的有关的中华人民共和国国家标准,2007。15张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础第二版.北京:高等教育出版社,2007.16冯之敬等机械制造工程原理北京:清华大学出版社,1999.17吕仲文机械创新设计M北京:机械工业出版社,2004.18KuehnleMR.ToroidalDriveCombinesConcepts.ProductEngineering.Aug.1979.19LoewenthalSH.et.al.EvaluationofahighPerformanceFixedRatioTractionDrive.Trans.ASME.80-C2/DET-38,Apr.1981.致谢这次我能顺利完成土豆筛选机的设计,首先要感谢我的指导老师和同学们的热心帮助,在我遇到难题而感到烦恼无力的时候,及时伸出援助之手,耐心帮我解决问题,指出我在设计过程中出现的错误和不足,最终才能完成土豆筛选机的设计这个毕业设计。最后,衷心感谢学校这几年来的辛苦培养,还有老师们的教育和同学们的帮助,希望你们越来越好。32
收藏
编号:48917982
类型:共享资源
大小:9.86MB
格式:ZIP
上传时间:2022-01-15
50
积分
- 关 键 词:
-
含三维UG模型及CAD图纸
土豆
筛选
设计
马铃薯
三维
UG
模型
CAD
图纸
- 资源描述:
-
土豆筛选机的设计-马铃薯筛选机【含三维UG模型及CAD图纸】,含三维UG模型及CAD图纸,土豆,筛选,设计,马铃薯,三维,UG,模型,CAD,图纸
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。