防堵塞自走式播肥机的设计【独家课程毕业设计含7张CAD图纸】
防堵塞自走式播肥机的设计【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下:
1防堵塞自走式播肥机的设计目 录摘 要 .2Abstract.3第一章 前言 .4第二章 播肥机的发展现状 .52.1 播肥机国外概况 .52.2 国内现状分析 .6第三章 课题设计的任务及意义 .83.1 选题背景及意义 .83.2 本次课题的研究内容 .93.3 技术要求 .93.4 播肥机播肥器的种类分类 .103.5 播肥机结构设计方案 .15第四章 自走式播肥机传动机构设计 .164.1 驱动电动机的选择 .164.1.1 功率的计算 .164.1.2 电动机的选择 .174.1.3 链传动的设计与计算 .174.2 播肥板的设计校核 .204.3 联轴器的设计校核 .214.4 联轴器的设计及强度校核 .224.4.1 联轴器强度计算 .224.4.2 联轴器的疲劳强度校核 .234.4.3 联轴器的接触应力校核 .26结 论 .30致 谢 .31参考文献 .322摘 要我国的农业生产及农业机械化发展较快,化肥产量及施肥量逐年增加,施肥机械的要求与日俱增。机械化施肥较人工均匀准确,深浅一致,而且效率较高、速度快,同时为田间管理作业创造良好的条件,是实现农业现代化的重要技术手段之一。农业机械产品设计是中国小农经济机械产品设计的重要组成部分。新颖的造型设计有利于体现产品功能的合理性、技术的先进性和宜人性,从而大幅度提高产品的附加值,增强产品的竞争力。本设计的任务是对防堵塞自走式播肥机设计进行结构设计,完成关键部件参数选型及关键零部件校核,包括对动力选型、工作部件结构、传动系统等进行规范设计。关键词:农业机械;播肥机;结构设计3AbstractAgricultural production of Chinas agricultural mechanization development, yield and fertilizerfertilizer increased year by year, fertilizer machinery requirements grow with each passing day.The mechanization of artificial fertilization than uniform depth is consistent, accurate, and high efficiency, fast speed, and create favorable conditions for field management operation, is one of the important means to realize agricultural modernization. Agricultural machinery product design is an important part in the design of mechanical products Chinese peasant. Novel design with advanced technology, reasonable to reflect the product function andagreeableness, thereby greatly improving the added value of products, enhance the competitiveness of products. This design task is to prevent blockage of self-propelled fertilizermachine structure design, parameter selection and completion of key parts of the key partsincluding check, regulate the design, selection of working parts, power transmission system.Keywords: Agricultural Machinery;Fertilizing Machine;Structure Design4第一章 前言施 肥 可 提 高 土 壤 的 肥 力 , 所 施 的 肥 料 应 与 土 壤 的 物 理 状 态 和 化 学 成 分 相 符 合 ,并 且 能 补 充 土 壤 中 的 养 分 。 因 此 , 对 某 种 土 壤 和 植 物 来 说 , 并 非 所 有 的 肥 料 都 是 有益 的 施 肥 和 其 他 措 施 配 合 进 行 , 可 以 改 善 土 壤 的 结 构 和 加 强 各 种 微 生 物 的 生 命 力 。植 物 可 以 吸 收 的 养 分 基 本 上 依 靠 微 生 物 的 活 动 而 形 成 。 在 施 肥 时 应 估 计 到 土 壤 微 生物 本 身 也 需 要 营 养 , 对 于 土 壤 微 生 物 的 有 益 生 命 活 动 力 来 讲 , 无 论 是 有 机 养 分 还 是矿 物 质 养 分 都 是 需 要 的 。 微 生 物 的 繁 殖 及 死 亡 使 土 壤 中 的 有 机 质 不 断 增 加 , 这 种 有机 质 分 解 后 变 成 植 物 可 吸 收 的 养 分 。现 在 我 国 的 旱 地 作 物 一 般 采 用 的 追 肥 措 施 一 般 都 是 手 撒 肥 或 者 直 接 选 择 不 追 肥 ,虽 然 有 一 部 分 作 物 采 用 了 深 土 施 肥 , 但 是 他 们 采 用 的 依 然 是 传 统 的 播 种 机 械 追 肥 ,这 样 的 追 肥 方 式 一 来 是 容 易 对 农 作 物 根 部 产 生 破 坏 , 二 来 这 种 施 肥 方 式 不 能 很 好 的保 持 土 壤 的 水 分 , 另 一 种 就 是 施 肥 的 肥 料 种 类 有 限 制 , 不 能 满 足 多 种 肥 料 的 混 合 使用 , 鉴 于 此 类 情 况 我 们 设 计 了 这 种 既 能 保 证 对 农 作 物 根 部 施 肥 , 又 能 不 让 水 土 流 失还 能 使 几 种 肥 料 共 同 精 量 的 施 用 , 目 前 的 一 些 能 保 证 精 量 施 肥 的 机 器 大 多 都 是 采 用高 端 的 定 量 系 统 , 此 系 统 虽 然 提 高 了 施 肥 的 精 准 性 但 是 这 种 机 器 的 成 本 造 价 高 , 而且 在 实 际 应 用 中 会 因 为 时 间 滞 后 性 而 带 来 不 当 的 作 业 问 题 , 这 种 高 端 产 品 虽 然 能 提高 精 准 度 但 是 其 中 的 数 据 管 理 、 地 理 信 息 、 还 有 计 算 机 技 术 无 一 不 增 加 额 外 成 本 和人 力 投 入 并 且 这 些 设 备 通 常 比 较 复 杂 , 控 制 难 度 较 大 、 价 格 比 较 高 , 但 是 就 简 单 施肥 来 说 并 不 是 需 要 多 么 高 的 精 准 量 , 我 们 应 在 施 肥 机 上 做 的 就 是 减 小 成 本 增 加 性 能 ,这 样 才 能 保 证 农 民 的 根 本 利 益 。5第二章 播肥机的发展现状2.1 播肥机国外概况日本在精准农业精准农业施肥领域进行的研究处于示范阶段,但是日本的研究方向偏向于水稻种植。这也是因为日本是一个岛国的原因吧,为了提高产量和作物的耕作方便性日本政府专门启动了“21 世纪农业机械紧急开发课题”的研究,也将精准农业相关技术列入计划。看来日本的机械化水平也是不低,并且日本的投资量也是相当大的。19 世纪 40 年代英国的一位科学家安排了长期肥效实验,此实验开启了世界科学施肥技术的探索历程,从此各位科学工作者们在施肥量以及施肥种类和施肥方式还有施肥时间等各个方面展开了大量的调查研究工作,早在 20 世纪 50 年代美国就在他们农场的联合收割机上装载了 GPS 系统,虽然只是一个小小的小系统但是此系统却代表着从此人类在农业技术上进入了精准化的时代。到了 20 世纪 90 年代的时候,精准的农业技术已经在欧美国家发展的势不可挡,并且已经具有了相当的规模。图 1 国外的计算机控制的播种施肥机6法国使用的肥料撒播和植保机器相对来讲在全部农业机械中的自动化水平最高,而且法国的变量离心撒播机和变量自动喷雾机在 GPS 和 GIS 的支持下已经投入到生产和使用中了,法国的“女骑士”肥料撒播变量控制系统已经在各类离心式肥料撒播机上广泛应用了。这种变量系统不但在法国国内应用广泛,并且在法国出口的农业机械上也是常见。值得一提的是俄罗斯的全俄农机化研究所自行研制并进行了田间试验的自动变量施肥机,是在排肥口装一个电磁铁和共振片,通过控制电磁频率,使共振片震动,达到开启和闭合的目的,从而自动控制排废量的变化。德国的 AMAZONE公司已经开发成功并且投入使用的主要用于小麦和大麦燕麦等麦类作物春季追肥的实时自动变量施肥机,是基于处方图通过液压马达控制变量施肥的。这就是目前来说比较有代表的几个国家的几类施肥机的现状,虽然各有各的短处,但是已经足以代表世界施肥界目前的最高水平和现状,虽然有的施肥机造价不菲,但是科学就得投入,慢慢改进应该会降低造价的。2.2 国内现状分析可以这么说我国的施肥历史,19 世纪氮肥从日本输入到我国的台湾,从此我国就进入了施肥的农业新时代,自从新中国成立了以后,中国共产党和国家非常重视我国的科学施肥工作,而且中央在北京召开了全国土壤肥料工作会议,举国商讨我国的肥料使用工作大计,会议提出来我国应该将科学施肥作为发展粮食生产的重要措施之一。在 1970 年和 1981 年开展的两次大规模的化肥肥效实验,总结出了测土配方技术服务模式,初步建立了全国测土配方施肥技术体系。虽然化肥给我国的粮食生产带来了特别大的效益但是随着我国的化肥用量的增加,施肥方法又成为了我国的焦点问题,传统的施肥方法大量使用人力,人的工作不但不能完美的做好施肥和追肥工作,而且造成了肥料的大量浪费,人的土壤表面施肥造成了大量的肥料不能被农作物所吸收这样就降低了施肥效益,要是想提高化肥的吸收效率就必须提高施用浓度,这样也造成化肥的大量浪费,所以怎么样才能提高化肥的施用效率,什么样的机器才能解放人类的双手,这又成为一个全国性的农业机械装备焦点问题。上海首先迈出了这一步,20 世纪 80 年代上海在计算机指导下的测土施肥机俱进研究,并且在生产上取得了良好的效果。90 年代后开始对精准农业大量投资,国内在引进消化吸收国外的研究成果的基础上研究探讨适合我们中国国情的施肥机器,并且很快取得成效在实践上展开了应用,就目前来说我国的精准农业机械主要使用的是GPS 定位土壤取样化验、利用地理信息系统产生各种信息,从而反馈到控制系统调节7施肥量和种类,最有代表性的要说利用 GPS 进行直线作业导航自动控制的黑龙江垦区大西江农场的约翰迪尔变量施肥播种机,此施肥播种机也能代表我国的先进水平上海的某所大学也研制出了我国第一台适合南方地区农业技术和耕作环境特点的基于GPS/GIS/GPRS 的智能变量施肥、播种、旋耕复合机。突破了国际上变量施肥机依赖处方的瓶颈,实现了智能变量、人工自动适应变量的多模式下的变量施肥作业。吉林某大学也研制出来了 2SF-2 型变量深施肥机,并且完成了手动和自动控制两种操作方式的实验,结果表明,此施肥机能够完成他的设计目标实现精准作业,应用最广泛的还是数北京农林科学院农业信息化工程技术研究中心研制的 2F-VRT1 变量施肥机、1GG-VRT1 旋耕变量施肥机,该设备主要根据用户设置施肥量或上位控制计算机处方施肥量,实时 GPS 位置信号及作业行走速度信号,该机也支持手动和自动两种操作方式,目前该机的应用也已经开始推广了,主要推广地还是在北京、建设兵团。上海等等。我国的农机具的研究相对于国外发达国家来说起步比较晚,目前还和发达国家有很大的差距,这些差距体现在我国的田间作业图层与农具的借口软件信息技术不过硬,缺乏统一的农业信息标准和资源共享机制,农机作业现在还没有实现国产化,机械制造成本高农民难以接受、所以推广起来有非常大的难度。所以我国应该开展适合我国国情的精确施肥研究和实践。从我国各个地区的农业现实出发,考虑各个地方的发展不均衡性实现提高我国机械化农业作业的大范围化,而且我们应该开发一些省时、省力、省工、结构简单、实用性好、使用寿命长的肥料施用器,为我国农民的田间耕作创造好的设备基础。8图 1 国内某品牌播肥机第 3 章 课题设计的任务及意义3.1 选题背景及意义我国的农业生产及农业机械化发展较快,化肥产量及施肥量逐年增加,施肥机械的要求与日俱增。机械化施肥较人工均匀准确,深浅一致,而且效率较高、速度快,同时为田间管理作业创造良好的条件,是实现农业现代化的重要技术手段之一。农业机械产品设计是中国小农经济机械产品设计的重要组成部分。新颖的造型设计有利于体现产品功能的合理性、技术的先进性和宜人性,从而大幅度提高产品的附加值,增强产品的竞争力。农用播肥中的造型设计,既不是工程技术设计,又不是单纯的美术设计,其为工程与美学艺术的有机结合。其探讨如何应用造型设计原理,达到播种施肥中耕机科学性与艺术性的统一,研究如何应用造型设计原则与法则,处理特定条件下各种产品的结构、功能、工艺、和市场经济和造型的关系,并且创造性的将这些因素协调的表现在产品的结构和造型上,最后创造出既具有某种物质功能又有精神功能,并且适应时代审美要求的产品,以满足物质、精神文明需要。多年来,“形式服从功能”的设计思想一直钳制着农业机械设计人员的设计思路,使其将研究熏点放在技术创新上。而技术创新与设计创新是互为促进的,农用播种施肥外观的美学设计作为一个设计创新点,在满足人的生理与情感需求的同时,也促进着技术创新,为其指明了一个方向。9但在这种红红火火的形势下,我们应该对我国农用机械行业的发展进行更深层次的思考。我国自主设计的水平相对国外仍然较低,这说明我国农业机械行业仍在“中国制造” 与“中国创造”的矛盾中挣扎。从造型美学这个设计创新点展开研究,将美学设计理念运用到农用机械外观设计中,利用其打开市场,为技术创新指明一个新方向,增加“中国创造”的元素。据调查,目前市场上存在的播种施肥中耕机主要有以下问题:(1)功能:市场上存在的一些施肥器,有的只具有施肥这一项功能,并且比较费力,需要两到三个人才能进行施肥,(2)外形体积:市场上存在的手扶施肥播种机具多是采用柴油机,所以体积笨重,我们在使用前从家里运到田地里也是个问题。(3)环保:市场上存在的手扶施肥播种机具多是采用柴油机,在使用中消耗柴油资源而且放出浓烟,中国八亿农民都使用的话,对大气环境的污染是很严重的。因此使用电力作为动力会更加环保。(4)安全:汽油机柴油机在使用前和使用中都多多少少会具有一定的危险性,特别是在使用中如果因为某些零件损坏而导致失控,则会带来更大的不安全因素,所以使用电作为动力是一个不错的选择。 (5)人机交互:遗漏了设计中的与人相关的因素的探讨,忽视解决人-产品-环境-社会系统。(6)人机工程:农业机械造型忽视了与人体工程学的结合。 3.2 本次课题的研究内容本设计的任务是对防堵塞自走式播肥机设计进行结构设计,完成关键部件参数选型及关键零部件校核,包括对动力选型、工作部件结构、传动系统等进行规范设计。通过该设计过程是学生总个运用所学的知识和技能,在实践中提高分析、解决工程实际问题的能力,拓展学生的知识领域,培养学生学习的能力。该课题不仅需要涉及机械结构和机构,还需要涉及到自动化装配等问题。该课题设计到设计、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。103.3 技术要求本设计的任务是对防堵塞自走式播肥机设计进行结构设计,完成关键部件参数选型及关键零部件校核,包括对动力选型、工作部件结构、传动系统等进行规范设计。1.主要技术参数:配套功率:汽油机或柴油机(3kw);工作效率:12 亩/h;排肥行数:6 行;排肥量:50-200kg/亩(可调);2.基本要求:1)所设计的防堵塞自走式播肥机应具有以下特点:能实现排肥作业,排肥过程不拥堵,排肥量可调;结构简单,性能可靠,维修调节方便,整机质量不超过 100kg。2)需要提交的(电子)文稿:(1)完成 3 张 A0 图(折合),并要求利用计算机绘图软件绘出装配原理图及各零部件图,正稿电子文档各一份;(2)撰写不少于 12000 字设计说明书,提交草稿、正稿、正稿电子文档各一份。要求计算合理、数据可靠,格式按湖南农业大学学报(自然科学版)的规定;(3)设计说明书的内容包括:课题的目的和意义;研究的主要内容;整体方案的确定;主要零、部件的选择和设计;工作过程分析与计算:重要零、部件的计算与校核;参考文献;致谢。3.4 播肥机播肥器的种类分类目前用于中耕作物精密播种上的排肥器形式较多,主要有水平星轮式、槽轮式、转盘刮刀式、搅龙式、摆斗式和振动式等。其中槽轮式排肥器只能排施晶体状化肥和复合肥料,转盘刮刀式、搅龙式水平星轮式排肥器能排施晶状化肥、复合颗粒肥和干燥粉状化肥;而振动式和摆斗式排肥器除了能排施上述肥料外,还能排施易潮解的粉状化肥(如碳酸氢铵等),但含水率超过一定范围后排肥质量变差。(1)水平星轮式排肥器11主要工作部件为绕垂直轴转动的水平星轮,工作时,通过传动机构带动排肥星轮转动,肥箱内的肥料被星轮齿槽及星轮表面带动,经肥量调节活门后,输送到椭圆形的排肥口,肥料靠自重或打肥锤的作用落入输肥管内。常采用相邻两个星轮对转以消除肥料架空和锥齿轮的轴向力。该排肥器的肥箱底部装有活页式铰链,箱底可以打开,便于消除残存的化肥;星轮的拆卸也很方便:排肥量的调节可以通过调节手柄改变排肥活门的开度来实观。该排肥器适合排晶状化肥和复合颗粒肥,还可以排施干燥粉状化肥。排施含水量高的粉状化肥时,排肥星轮被化肥粘结,易发生架空和堵塞。主要用于谷物条播机上。(2)外槽轮式排肥器其主要工作部件槽轮工作过程类似于外槽轮式排种器,还可以把它换成钉齿轮,其工作原理相同。钉轮式排肥器用于排施流动性较好的颗粒化肥时,排肥稳定性与均匀性都较好;其特点是结构较简单,适用于排流动性好的松散化肥和复合粒肥。排粉状及潮湿的化肥时,易出现架空和断条等现象,且槽轮易被肥料粘附而堵塞,失去排肥能力。12(3)螺旋式排肥器工作时螺旋回转,将肥料推入排肥管。排肥螺旋叶片有普通形、中空形和钢丝弹簧形三种。叶片式施肥量大,但对肥料压实作用亦大,只适于排施粒状及干燥的粉状化肥,对吸水性强、松散性差的化肥,肥料易架空、叶片易粘结化肥而无法工作。中空叶片对肥料压实作用较小、施肥量较叶片式均匀,其它特点与叶片式相同。钢丝弹簧式不易被肥料粘附,排施潮湿肥料的能力较前两种强,但对吸水性很强而松散性较差的化肥如碳铵、粉状过磷酸钙、磷矿粉等的适应性仍然较差。在排肥量小时,螺旋式排肥器的排肥均匀性都比较差。对于大批量的排肥量时,效率高并且钢丝弹簧式不易被肥料粘附,排施潮湿肥料的能力强。13(4)水平刮板式排肥器此排肥器是为我国解决碳酸氢铵排施问题而研制的一种排肥器。它的基本特征是由在水平面旋转的曲面刮板或弹击别板将化肥排出。其优点是能可靠地排碳酸氢铵等流动性差的化肥,排肥稳定性较好;缺点是排肥阻力较大和不适于流动件好的颗粒状化肥。(5)搅拨轮式排肥器搅刀波轮式排肥器是一种通用性排肥器。它的肥箱内装有搅肥刀,在排肥口下方装有拨肥轮。其突出特点是能有效地消除肥料的“架空”,可靠地排施含水量很大的碳酸氢铵。当肥料吸湿后别的排肥器无法排出时,这种排肥器能有效地工作。这种排肥器结构简单,排肥工艺过程简单,供排关系协调、通畅。排肥稳定性勺均匀性良好,并可通用于排施颗粒状化肥,还可用于播种玉米、大豆与机械脱绒棉籽。缺点是清肥不便,工作阻力大,作为双行或单行追肥机比较合适,不适合在多行谷物条播机上做做排肥部件。14(6)振动式排肥器由肥箱、振动板、振动凸轮等组成。工作时,凸轮使振动板不断振动,使化肥在肥箱内循环运动,可消除肥箱内化肥的“架空”。并使之沿振动板斜面下滑,经排肥口排出。排肥量大小用调节板调节,对流动性较好的化肥,可更换调节板。由于振动关系,肥料排量受肥箱内肥料多少、肥料密度、粘结力等的影响较大,排肥量的稳定性和均匀性较差。现用的振动式排肥器上,振动板倾角为 600、振幅 18mm、频率 250次分。153.5 播肥机结构设计方案为确保整个设计过程井然有序的进行,本课题将按照以下设计方法一步一步的进行展开:通过市场调查和网络调查,进行资料收集,了解目前播肥中国内外的现状,并运用缺点分析法分析现有产品的缺点和不足,以便在以后的设计中尽量避免。 筛选出其中的较优方案,并对较优方案做进一步的细节完善和修改,绘制出最终效果图。运用形态分析法和综合分析法对草图进行筛选,得出最终可行方案对其最终结果进行修改和完善。本次设计采用的是螺旋式播肥器,工作时螺旋回转,将肥料推入排肥管。排肥螺旋叶片有普通形、中空形和钢丝弹簧形三种。叶片式施肥量大,但对肥料压实作用亦大,只适于排施粒状及干燥的粉状化肥,对吸水性强、松散性差的化肥,肥料易架空、叶片易粘结化肥而无法工作。中空叶片对肥料压实作用较小、施肥量较叶片式均匀,其它特点与叶片式相同。钢丝弹簧式不易被肥料粘附,排施潮湿肥料的能力较前两种强,但对吸水性很强而松散性较差的化肥如碳铵、粉状过磷酸钙、磷矿粉等的适应性仍然较差。在排肥量小时,螺旋式排肥器的排肥均匀性都比较差。对于大批量的排肥量时,效率高并且钢丝弹簧式不易被肥料粘附,排施潮湿肥料的能力强。如图 3 所示:图 3:防堵塞自走式播肥机方案16第四章 自走式播肥机传动机构设计4.1 驱动电动机的选择4.1.1 功率的计算根据设计的要求可知 1.主要技术参数:配套功率:汽油机或柴油机(3kw);工作效率:12 亩/h;排肥行数:6 行;排肥量:50-200kg/亩(可调);2.基本要求:1)所设计的防堵塞自走式播肥机应具有以下特点:能实现排肥作业,排肥过程不拥堵,排肥量可调;结构简单,性能可靠,维修调节方便,整机质量不超过 100kg。防堵塞自走式播肥机在满足工作要求和性能的情况下,优先选择链传动,可以降低成本,节约能源。自走式播肥机的动力部分采用汽油机或柴油机小于 3kw 根据技术要求,播肥机选用四级单相电动机,同步转速为 1500r/min,可满足使用方便,操作简单的要求。首先计算工作机所需输入功率 Pw: 7510.23.140.5(1f)2/6 1426wPFVrn W式中,F播肥阻力,取最大值 F=75N;揉搓阻力系数,f=0.5;fn速度(r/min),n=200-220,此处取 220r/min;半径,取 0.55m。r传动装置总效率 :a85.09.6.0221a式中, 传动效率,由参考文献1P94 页表 10-2, ;96.0117轴承传动效率,由参考文献1P94 页表 10-2, 。98.02则所需电动机输出功率:142609W=1.K.85WdaP4.1.2 电动机的选择 (1)电动机功率的选择。选择电动机包括选择电动机的类型、结构、功率、转速和型号。在工业上一般采用三相交流电动机,Y 系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等特点,故一般应优先考虑。当转动惯量和启动力矩较小时,可选用 Y 系列三相交流异步电动机,在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合,要求电动机的转动惯量小和过载能力大,应选用 YZ 和 YZR 系列三相交流异步电动机,电动机的结构有开启式、防护式、封闭式、防爆式 22。在此可选用封闭式的电动机。所以选用 Y 系列全封闭式笼型三相异步电动机。选择原则:功率选的过小,不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏;功率选的过大,则电动机价格高,且常不在满载下运行,功率因素很低,造成浪费。对于长期连续工作负荷较稳定的负载机械,可根据电动机所需要的功率 来选择,选择时应使电动机dP的额定功率 PN 稍大于电动机的所需功率 。选电动机的额定功率为 2.2kw。结合电d动机选同步转速 1500r/min,易知应选电机型号为 Y100L1-4。其参数为额定功率2.2KW,同步转速 1500r/min,满载转速 1340r/min。(2)确定电动机的转速。同一功率的异步电动机的同步转速有 3000r/min、1500 r/min、1000 r/min 和 750 r/min 四种。一般来说,电动机的同步转速高,磁极对数少,轮廓尺寸小、价格低;反之,转速愈低,外轮廓尺寸愈大,价格愈高。由于工作机毛刷滚筒的转速很低,所以不易选用高速电动机,一般应选择同步转速为 1500 或1000 r/min 的电动机。(3)电动机的型号的确定。根据所要求的的转速和功率选择 Y 系列三相异步电动机,由机械设计课程设计手册查得可选用电动机 Y100L1-4,功率 2.2kw,转速1500r/min。因为工作环境,如果不加防护,水有可能进入电动机中导致电机短路而烧坏,于是在设计中选择电机的防护等级为 IP44,选取的电机型号为 Y100L1-4。184.1.3 链传动的设计与计算牵引力的计算张力计算牵引力的计算张力 dmaxJS式中: 牵引链的计算张力。JS而 , Ndnax 9.6742;2.164所以代入式(3-16)得: NSJ 1.289.6741则每一根链条上的计算张力为: SSJj 8.142.1362.89*15.2.1故试取的链条合适。最大驱动力计算最大驱动力 TqSvKNS01式中: 最大张紧力 ;qS()选用的电动机额定功率 ;N)kW(电动机的起动力矩和额定力矩的比例系数,可从所选电动机样本中查0K到。各参数值为:N=3KW, , ,V=0.2m/s, 。8.00.2KNST3894故代入式(3-17)得:Sq 273894.*31链条的最大承载能力为:602760.5N此时的安全系数为 符合要求9.784S制动力矩的计算TMTMZ DHqPCq2119式中: 制动力矩 ;ZMm)(N输送线路中,运行阻力可能减少的系数,一般取 ;TC 5.0CT物料提升的高度总和 ;H)(驱动链轮的圆周力 ;PN驱动链轮的分度圆直径 ;TD)m(驱动机构的效率,取 。0.8各参数值为: ; ; (因为 Z=6, );5.0CTNP5.DT4. 2.0p;8.0mMq/34则代入式(3-18)得:(负号表示力矩方向 )mZ 8.470.*05.*5.张紧力的计算CgCWSP式中: 张紧力 ;)N(张紧链轮上牵引链饶入点的张力 ;g )N(张紧链轮上牵引力饶出点的张力 ;S张紧装置的滑快移动阻力 ,而 。CW)(C2CGKW式中: 阻力系数,由于装置在滑轨上,由此取 ;2K 4.0包括轴和链轮在内的张紧装置的重量 。CG)N(故 0.480N代入式得: PC 5.10795.39齿槽中心分离量 : (用于机加工齿)s80.6dm齿沟圆角半径 : ir1.352i20压力角(作用角) : 取13齿沟角 :1369040maxz21in取 20齿廓工作段 :WLmzdpd 5324.0618sin.*250.180sin5.2 4.2 播肥板的设计校核播肥板的材料为 Q235。结构如图 4.2 所示,直径为 512.9mm。图 4.2:播肥板零件图21在实际工作中播肥板只受到支撑力的作用,因此只要校核播肥板的支撑应力即可。从图 4.2 可以看出,播肥板在连接处的面积最小,即属于危险截面。512.934.()s MPan右端连接处最大应力max1256.41.89()0.0NFaA左端连接处的最大应力max1256.12.567()0NMPa4.3 联轴器的设计校核本次设计的联轴器如图 4.3 所示:图 4.3:联轴器零件图联轴器长度为 150mm()150()0ABFabacc;BA2243510631ABFFN许用应力 用插入法查得: 012.5bMPa许用应力值 6应力校正系数 100.582b当量弯矩 .5938.67.TNm22()AMT5.B设计的最小直径 mind联轴器直径 31650.AAb; 验算合格。mind4.4 联轴器的设计及强度校核4.4.1 联轴器强度计算231631792N/m0.Pqb式中: 联轴器的均布载荷;力;宽度。b22163208457N/m.WRFqL式中: 均布载荷;反力;R长度2L103270.6N/m.9Tqb式中: 前后均布载荷3q103()27.3876/9TRmb式中: 平面上附加的均布力矩3按扭转条件计算截面的强度 MPa159.175.02463PaWTca因此截面安全。按弯扭合成条件计算截面 Pa133.8760.1)5.23(784) 2222 PaTMca (因此截面安全。4.4.2 联轴器的疲劳强度校核截面直径最小,且有应力集中;截面为连接处,由于直径发生实然变化,产24生明显的应力集中;由于直径最大且无应力集中,故不必对其他地方处进行校核,而只需对、截面进行校核。截面右侧 MPa94.175.02463.0713dWT 因为截面受扭矩作用,所以 a.8ma由于变化形成的理论应力集中系数 由表查取。因 ,0.165dr,经插值后可查得1.0538dD.2轴的材料的敏性系数为 85.0q有效应力集中系数为 28.)1.(.1)(1k尺寸系数 75.0表面质量系数为 8.0处未经表面强化处理,即 ,则得综合系数值为1q18.3.075.2kK取 计算安全系数 5.197.3.80597.1831 SKSmaca可知其安全。截面左侧25弯曲应力 MPa7.1542.0861.0233dWMb所以 ,a0m扭转应力 Pa9.1452.07632.043dT所以 Mma由于轴径变化形成的理论应力集中系数 因 , ,0.83542dr1.354270dD经插值后可查得,8.1.轴的材料的敏性系数为,3.0q5.有效应力集中系数为 6.1)8.(.1)(1k 45350q尺寸系数 5.0尺寸系数 7表面质量系数为 91.0此处未经表面强化处理,即 ,则得综合系数值为1q12.39.05.6kK.7.41取 ,005计算系数值 caS2664.305.712.31 maKS .7.4.01a 5.129.36.7.322 SSc故安全。4.4.3 联轴器的接触应力校核最大压应力Hbq2max637.0式中: 均布载荷;2接触区宽度的一半。Hm05.814.3.0128457.152.1921 REqb式中: 模数;半径;1R半径。2所以 2max84570.637.1.02.MPa.HqPab max45ax.03.26.7 4.5 轴承的选择和润滑及其寿命计算轴承的选择要考虑一下几个因素:(1)载荷的方向、大小和性质向心轴承主要承受径向载荷,推力轴承主要承受轴向载荷。当滚动轴承同时承受27径向和轴向载荷时,可选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承;当轴向载荷较小时可选用深沟球轴承。角接触球轴承和圆锥滚子轴承需成对安装使用,一般滚子轴承比球轴承的承载能力大,且承受冲击载荷的能力强。载荷的方向同时来自轴向和径向两个方向,而且轴向载荷与径向载荷相比径向载荷要远远大于轴向载荷。 (2)转速一般轴承的工作转速应低于极限转速 。深沟球轴承、角接触轴承和圆柱滚子limn轴承的极限转速较高,适用于高速运转场合。推力轴承的极限转速较低。(3)支撑限位要求固定支承限制两个方向的轴向位移,可选用能承受双向轴向载荷的轴承;单向限位支承可选用能承受单方向轴向载荷的轴承;游动支承轴向不限位,可选用内、外圈不可分离的向心支承。(4)调心性能当两个轴承座孔同轴度不能保证或轴的挠度较大时,应选用调心性能好的调心球轴承和调心滚子轴承。(5)刚度要求一般滚子轴承的刚度大,球轴承的的刚度小。角接触球轴承、圆锥滚子轴承采用预紧方法可以提高支承的刚度。轴的径向负荷较大,有来自滚筒、原料和水的压力共同作用,对轴承的刚度要求较高,并要能承受一定冲击力,圆锥滚子轴承采用预紧方法可以提高支承的刚度。根据计算出的轴的尺寸,可从机械传动装置设计手册的圆锥滚子轴承尺寸与性能参数表中选择。所以,选择 6206 型号轴承。对于选用的轴承需要进行可靠度和疲劳寿命的校核。根据机械设计可知,先计算当量动载荷,载荷分为轴向和径向,但此轴为水平放置,轴向力可以忽略不计,所以只受径向力。当量动载荷的公式:arYFXP式中: 当量动载荷,N径向载荷,N;rF28轴向载荷,N;aFX、Y径向动载荷系数和轴向动载荷系数。所以根据机械设计中表 18.7 可得本设计的当量动载荷的 X 和 Y 分别为 1 和0。将数据代入得,3.127PN所以圆锥滚子轴承的基本额定寿命计算根据公式 21:rPCL610式中:当量动载荷,N;基本额定寿命,常以 106r 为单位;10L寿命指数,球轴承 ,滚子轴承 。3310若轴承的工作转速为 r/min,可求出以小时为单位的基本额定寿命公式:nhPCnLh16700代入数据得,hLh 31010.2785.4= 9.应取 。 为轴承的预期使用寿命。h10由于本设备使用于毛刷与水混合时的清洗过程,而且毛刷滚筒要连续工作不可能手工润滑虽然转速很低但长时间工作也会使内部温度升高,所以要选择耐水和耐热的油脂润滑。查机械设计课程设计手册表 72 知,可选用的性能比较好的通用锂基润滑脂(GB/T 73241994)。由于工作机的转速低,所以温度在 100C 以下,所以根据机械传动装置设计手册表 302 得,轴承座的密封可采用垫密封的材料为天然橡胶的橡胶垫片。 29最终设计的防堵塞自走式播肥机设计如图 4.5 所示:图 4.5 防堵塞自走式播肥机总装配图30结 论通过这次防堵塞自走式播肥机的设计,我认识到了单纯的理论知识学习和 实际设计之间的差距。 通过这次毕业设计既锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际应用问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计 规范以及电脑制图等其他专业能力的水平,而且通过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且使我的毅力,意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。这些都是我希望得到的 也是毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐,但我的收获也是非常的多。各种设计方案的适用条件,各种零部件的选用标准,我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。从毕业设计中学来的这些宝贵的知识和经验,必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。本次设计参考了许多资料,吸取了其优点,并在考虑我国实际的基础上完成了防堵塞自走式播肥机的设计,表达了自己的设计思想,完成了设计任务。但是由于缺乏生产和设计经验,问题一定很多,这些都需要老师改正,使之更合乎生产实际。31致 谢本文是在老师的精心指导下完成的。老师师渊博的学识、开阔的视野、敏锐的洞察力、严谨的治学态度、求实创新的工作作风,永远是我学习的榜样,也将始终引导和激励着学生在科学技术的殿堂里探索前进。老师令人敬佩的平易近人的处世方式也为学生树立了榜样。本毕业设计的完成是在导师的指导下完成的,在整个过程中同时也得到了其他老师的指导和大力支持。在此我向老师们表示崇高的敬意和衷心的感谢!感谢他们对我在学习上的耐心指导、以及做人做事方面的悉心教诲,使我在解决问题的方法策略和为人处事上都有了很大提高。同时祝愿他们工作顺利,身体健康!在这个设计过程中,我得到了很多同学、朋友及老师的支持和帮助,他们给予了极大的帮助和支持。在此我对他们表示衷心的感谢,同时我也感谢我的家人,是他们的理解和默默支持使我的毕业设计能得以顺利按时的完成。最后,借此机会谨向所有关心、支持和帮助我的老师、同学、家人、朋友以及所有默默支持我的人致以最衷心的感谢。谨以此文献给所有关心和帮助我的人。学生所取得的每一点点成绩和每一次的进步,无不凝聚着老师大量的心血。在此设计完成之际,谨向老师致以最崇高的敬意和衷心的感谢和帮助,在此向老师表示衷心的感谢。老师全面活跃的思维方式、一丝不苟的治学态度和勤奋务实的工作作风给我留下了深刻的印象,并将使我受益终生。感谢我的家人。他们的支持和理解是我完成学业的前提和动力。没有他们的支持我不可能顺利完成我的学业。值此设计完成之际,向所有给予我关心和帮助的老师、同学和亲友致以深深的谢意和美好的祝福。32参考文献1 许剑平,谢宇峰,徐涛.国内外播种机械的技术现状及发展趋势J;农机化研 究;2011 年 02 期2 联合编写组. 机械设计手册M. 北京:化学工业出版社,1983: 45-57.3 李建华. 农业机械学M. 北京:中国农业出版社 ,2002: 34-40.4 卜炎. 实用轴承技术手册M,机械工业出版社,2004: 21-33.5 黄成楠.我国播肥机械的现状与发展战略J.中国包装工业,1998(10):6-8.6 ASME Y14.5M-1994 Geometric Dimensioning and tolerancing.,2007: 24-19.7 纪名刚. 机械设计M.第七版. 北京:高等教育出版社,2001: 76-98.8 征涣文. 机械制造工艺M.北京:高等教育出版社,2001: 77-79.9 赵影. 电机与电力拖动M,国防工业出版社,2006:12-14.10 郭庆文. 农业动力学M. 上海:上海交通大出版社,1992: 12-17.11 尤德同,周重益.全自动播肥机微机控制系统J.机械制造与自动化,1993(4):37-39. 12 金续曾. 电机电气控制线路图册M,水利电力出版社,2007: 77-78.13 孙恒. 机械原理M. 北京:高等教育出版社,2001: 180-190.14 黄鹤汀. 机械制造技术M.北京:机械工业出版社,1997: 23-56.15 史迪芬. 实用构思图册M.石则昌译,高等教育出版社,1998: 17-18.16 陈润洁.包装机械行业产品质量现状分析及展望J.包装与食品机械,2004,22(1):23-28. 17 濮良贵,纪名刚.机械设计M.
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