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[2]孟憲源，姜琪主編.機構構型與應用.機械工業(yè)出版社，2004 . [3]侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000 . [4]黃繼昌、徐巧魚等編.實用機械機構圖冊.人民郵電出版社，1996. [5] 張維凱，王曙光. AutoCAD2007中文版標準教程．北京:清華大學出版社，2007. [6] 濮良貴，紀名剛.機械設計（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. [7] 孫恒,陳作模.機械原理(第七版)。北京：高等教育出版社，2006. [8] 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004. 湘潭大學 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 2010963036 姓名 曾繁寧 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 制缽機的設計 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。 論文 （設計）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 該設計符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能夠達到綜合訓練目標，題目有一定難度，工作量大。選題具有一定的研究意義。 該生查閱資料能力強，能夠全面收集關于制缽機的資料。具備了一定的專業(yè)理論的綜合運用能力，設計過程中能夠綜合運用所學知識分析問題和解決問題，能夠很好地運用AUTO-CAD繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖，所繪制的裝配圖與零件圖錯誤較少，基本達到工程圖的要求。說明書內(nèi)容完整，格式正確。整個畢業(yè)設計工作體現(xiàn)了學科教學計劃的基本要求，所完成的工作達到了本科畢業(yè)設計要求。 評閱人： 2014年5月 日 湘潭大學 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 2010963036 姓名 曾繁寧 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 45 頁 圖 表 6 張 論文（設計）題目： 制缽機的設計 內(nèi)容提要：本論文所研究設計的育苗制缽機廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，營養(yǎng)土缽制 缽機是一種制作培育苗缽體土胚的機器，該機可替代人工自動制作缽體，具有生產(chǎn)效 率高，結構簡單，穩(wěn)固可靠，容易操作等特點。育苗缽是一種培農(nóng)作物育苗用的土胚， 它能使種子在育苗期有足夠的養(yǎng)料及苗成長后能方便的移植到田間栽種。育苗缽由配 有各種肥料的土壤做成圓柱形狀并在上端挖一個凹孔使之成缽狀。使用時將種子播在 凹孔中，用土覆蓋，待苗成長后連育苗缽一起移到田間栽種即可。制造缽體需要五個 工藝流程，即填料→沖壓成型→播種→覆土→沖出成品→進入下一個循環(huán)。本論文從 制缽機的工作原理、運動協(xié)調(diào)性、總體結構以及各執(zhí)行機構的運動和尺寸進行了分析 和說明。 指導教師評語 該同學對待畢業(yè)設計任務認真負責，積極查閱資料，認真思考解決問題的方法，并能主動和老師積極探討。具備綜合運用知識去確定設計方案，獨立解決設計中問題的能力。所設計的制缽機的設計原理正確，控制方法得當。所繪制圖紙基本達到工程圖的水平，所完成的畢業(yè)設計說明書條理清楚、計算正確，文字基本流暢。整個畢業(yè)設計工作量達到要求，完成質(zhì)量較高，達到學士學位論文要求。 同意參加答辯，推薦畢業(yè)設計成績等級為“中等”。 指導教師： 年 月 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 目錄 摘　　要 5 1、引言 5 1.1研究設計制缽機的意義 5 1.2制缽機現(xiàn)狀分析 5 1.3制缽機的應用前景 5 1.4課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術、方法 5 2、制缽機的用途和設計要求 5 2.1用途 5 2.2設計要求 5 3、制缽機總體方案的設計 5 3.1工藝分析 5 3.2 機構的方案比較及選擇 5 3.3拌料、填料 5 3.4物料輸送和各工序轉(zhuǎn)移 5 3.5缽體的成型和沖出 5 3.6播種和覆土 5 3.7協(xié)調(diào)配合關系 5 3.8擬定傳動方案 5 4、繪制工作循環(huán)圖 5 5、減速系統(tǒng)的設計 5 5.1電動機的選擇 5 5.2傳動比的確定，各軸功率以及帶傳動設計 5 5.3齒輪設計和校對 5 6、主要結構設計 5 6.1模盤的結構和尺寸確定 5 6.2曲柄（偏心輪）滑塊（滑桿）機構的結構尺寸 5 6.3軸Ⅲ的結構設計及其校核 5 6.4軸承的校核 5 6.5鍵較核 5 6.6機構生產(chǎn)調(diào)節(jié)說明 5 7、總結 5 參考文獻: 5 致謝 5 制缽機的設計 摘　要：本文所設計的ZBJ1000型制缽機是用來生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的育秧缽。育秧缽的缽體由配有各種肥料的土壤做成圓柱狀，上端有一凹孔，用來播種種子。用育秧缽進行育苗和移栽，能夠保證種子有足夠養(yǎng)料以及種子成苗后可以方便的移栽到田間，種子發(fā)芽率、成活率高，苗體強壯且防蟲害。 ZBJ1000型制缽機，吸取了前人研究成果的精華，與手工制缽和過去的制缽機不同的是，ZBJ1000型制缽機具有生產(chǎn)率更高，結構更簡單，操作更方便，基本實現(xiàn)自動化，性價比高等優(yōu)點；提高了生產(chǎn)效率并可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，可以保證秧苗早育、早熟、早上市，同時還能節(jié)約勞動力、種子、肥料、農(nóng)藥等。 本文從ZBJ1000型制缽機的工作原理、運動協(xié)調(diào)、總體結構、運動和尺寸等多方面進行了說明和分析。 關鍵詞：制缽機、育秧、運動分析、營養(yǎng)缽 Abstract：ZBJ1000 earthen bowl machine ,which is designed in this text ,is used to produce the seedling bowl ,which is very popular in the agricultural produce .The seedling bowl is made as a cylinder by the nutritional soil ,which consists of all kinds of fertilizer .And there is a cave pit in the top of the bowl , which is the very hole we put the seedling in .Growing and transplanting the seeds in this bowl can make sure the seeds have enough time and nutrition to grow with ,high germination rate ,high survival rate ,strong and anti-pest. ZBJ1000 earthen bowl machine ,differently from the former machine ,has lots of benefits just like :higher production ,easier structure ,more convenient handling ,automation and economy .Besides it can realize the earlier growth ,earlier maturity ,earlier on market , and it can economy labor force ,fertilizer and agrochemical at the same time. This text is going to introduce the ZBJ1000 earthen bowl machine about its structure ,motion ,work principle and size. Keywords：earthen bowl machine 、nursery 、kinematical analysis 、bowl. 1、引言 1.1研究設計制缽機的意義 育苗制缽機廣泛應用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，目前，建設社會主義新農(nóng)村是我國的一項政策。在建設社會主義新農(nóng)村的過程中，提高農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)效率，降低農(nóng)業(yè)機械的成本是不容忽視的，從這個方面來說，本課題設計全自動制缽機是響應國家政策，是有利于農(nóng)村發(fā)展的，具有長遠的發(fā)展前景。 選制缽機作為畢業(yè)設計的內(nèi)容，一方面，可全面的總結大學四年來所學的專業(yè)知識，并將本專業(yè)各方面的知識的運用結合起來，鍛煉了自己的機械綜合運用專業(yè)素質(zhì)；另一方面，初步嘗試了從事系統(tǒng)的科學研究，通過本次設計，深入認識了一般成型機的設計方法和思路，對畢業(yè)以后的工作學習有很大的幫助。此外，制缽機的設計內(nèi)容、工作量適合，作為畢業(yè)設計的內(nèi)容是完全符合要求的。 1.2制缽機現(xiàn)狀分析 1.國內(nèi)發(fā)展概況 我國對農(nóng)作物機械化育苗移栽技術的研究早在20世紀50年代末至60年代初已經(jīng)開始，但當時人們只看到育苗移栽的好處和效率，忽視了經(jīng)濟效益，更沒有科學地分析育苗移栽機械化生產(chǎn)過程中的多種技術難題。近年來，人們對育苗移栽技術有了進一步認識，開始對其重視起來。然而，由于我國地域遼闊，自然條件千差萬別，各地的生產(chǎn)條件和環(huán)境各不相同，加之各地經(jīng)濟發(fā)展水平不一致，所以到現(xiàn)在為止，總體上基本于一種小規(guī)模手工操作狀態(tài)。 1.3制缽機的應用前景 機械化育苗的發(fā)展促進了種植制度的改革和進步機械化育苗技術的發(fā)展促使作物移栽種植面積增加，露地直播面積減少。種植者認為:購買商品苗直接定植，雖然較露地直播約增加成本20%左右，但是可實現(xiàn)管理規(guī)范化，而且種植密度有保障，節(jié)省勞力，能增產(chǎn)20%，作物生長整齊一致，便于機械化作業(yè)和采收。 2、制缽機的用途和設計要求 2.1用途 營養(yǎng)土缽制缽機是一種制作培育苗缽體土胚的機器，該機可替代人工自動制作缽體，具有生產(chǎn)效率高，結構簡單，穩(wěn)固可靠，容易操作等特點。 育苗缽是一種培農(nóng)作物育苗用的土胚，它能使種子在育苗期有足夠的養(yǎng)料及苗成長后能方便的移植到田間栽種。育苗缽由配有各種肥料的土壤做成圓柱形狀并在上端挖一個凹孔使之成缽狀。使用時將種子播在凹孔中，用土覆蓋，待苗成長后連育苗缽一起移到田間栽種即可。 2.2設計要求 1.缽的結構尺寸（見圖2.1） 圖2.1 營養(yǎng)土缽 本設計具體參數(shù)有如下幾點要求: 1、 生產(chǎn)率； 2、 設工作年限10年，每年工作300天，每天工作8小時。 3、 營養(yǎng)土缽規(guī)格2025mm，播種量為。 3、制缽機總體方案的設計 3.1 工藝分析 3.1.1最早的手工制秧缽的方法 步驟：（1）將肥料和土壤拌均勻，用篩子篩細。 （2）將上述土壤放入一個模子，見圖3.1 a 。 （3）用一沖頭將土壤沖緊，沖頭下部有一凸頭，見圖3.1 b 。 （4）再將模子托起，育苗缽被沖出，見圖3.1 c 。 a) b) c) 圖3.1 手工制作營養(yǎng)土缽 由手工制造方法可知，制造缽體需要五個工藝流程，即填料→沖壓成型→播種→覆土→沖出成品→進入下一個循環(huán) 圖3.2 3.2 機構的方案比較及選擇 3.2.1制缽壓缽、送缽執(zhí)行機構的方案比較 方案一：曲柄（偏心輪）滑塊（滑桿）機構（如圖3.3所示） 圖3.3 圖3.3偏心輪的勻速轉(zhuǎn)動，推動滑塊上下滑動，滑塊帶動壓桿推桿上、下移動實現(xiàn)對模盤孔內(nèi)土進行沖壓成缽。優(yōu)點：偏心輪適合較高的轉(zhuǎn)速，在曲柄轉(zhuǎn)動下，帶動壓桿往復運動，并且采用對心結構，能使壓桿推桿運動平穩(wěn)，而且能夠承受較大的載荷，機械效率較高。缺點：傳動路線較長。 方案二：凸輪機構（如圖3.4所示） 圖3.4 圖3.4凸輪機構勻速轉(zhuǎn)動，推動推桿上下移動，壓桿推桿對營養(yǎng)土缽沖壓成型。優(yōu)點：通過設計不同的輪廓曲線，可以實現(xiàn)預期的各種運動規(guī)律，并能有效沖擊，只要恰當設計好輪廓曲線，能使壓力大小隨運動而變化并且凸輪機構響應快速，機構緊湊。缺點：凸輪不適合較快速的運轉(zhuǎn)，很容易磨損。 方案三：曲柄滑塊機構（如圖3.5所示） 圖3.5 圖3.5曲柄勻速轉(zhuǎn)動，推動滑塊上下移動，滑塊帶動壓桿推桿上下移動實現(xiàn)對營養(yǎng)土的沖壓。此方案與方案一、二比較，區(qū)別在于驅(qū)動構件的不同，在大麻煩是動力部分，無法提供足夠的動力帶動驅(qū)動件轉(zhuǎn)動。 綜上三種方案所述，由于要求機構運動速度較快，傳動平穩(wěn)，機械效率高，機械使用壽命長，綜合考慮選擇方案一。 3.2.2排種機構的設計與分析 方案一、槽輪機構（如圖3.6所示） 圖3.6 圖3.6撥盤勻速轉(zhuǎn)動，撥盤上的圓銷進入槽輪徑向槽時，推動槽輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)排種，圓銷未進入槽輪，槽輪不動，不排種，槽輪間歇性運動實現(xiàn)定時定地的排種。優(yōu)點：機構簡單，外形尺寸小，機械效率搞，并能較平穩(wěn)的間歇性轉(zhuǎn)動，適用于速度不太高的場合。缺點：存在柔性沖擊，使構件損壞，而且槽輪機構制造工藝復雜。 方案二：幾輪機構（如圖3.7所示） 圖3.7 圖3.7當搖桿逆時針轉(zhuǎn)動時，棘爪推動棘輪順時針轉(zhuǎn)動一個角度，止動爪阻止棘輪轉(zhuǎn)動，棘輪靜止不動，搖桿往復擺動以撥動棘輪間歇轉(zhuǎn)動，棘輪沒轉(zhuǎn)動一格，就往下排種，搖桿順時針轉(zhuǎn)動不排種。優(yōu)點：機構簡單，制造方便，運動可靠。缺點：工作時有較大的沖擊和噪聲，運動槽度較差，不適合高速轉(zhuǎn)動和重載荷場合。 方案三：不完全齒輪機構（如圖3.8所示） 圖3.8 圖3.8完全齒輪轉(zhuǎn)動一圈，推動從動輪轉(zhuǎn)動一格，從而使種子下落到缽孔內(nèi)，在不嚙合時，種子則不會下落。優(yōu)點：結構簡單，容易制造，工作可靠，制造成本低。缺點：受到?jīng)_擊較大，不適合高速的運動場合，齒數(shù)較少，會產(chǎn)生根切，對齒輪造成破壞，傳動平穩(wěn)性較差。 綜上三種方案，考慮到傳動平穩(wěn)性，及更好地滿足設計要求，選擇方案一合適。 3.2.3缽盤轉(zhuǎn)動機構的設計與分析 方案一、槽輪機構（如圖3.6所示） 主動撥盤帶動圓銷轉(zhuǎn)動，圓銷進入槽輪時，驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動，帶動缽盤轉(zhuǎn)動，圓銷未進入槽輪時，槽輪被卡住，缽盤不轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了缽盤每轉(zhuǎn)過60的間歇運動。優(yōu)點：槽輪機構簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能夠平穩(wěn)地間歇性轉(zhuǎn)位。 方案二、棘輪機構（如圖3.7所示） 搖桿往復擺動，使棘輪間歇性轉(zhuǎn)動，棘輪每轉(zhuǎn)動一格，缽盤就轉(zhuǎn)動一格，棘輪靜止時，缽盤不動。優(yōu)點：機構簡單，制造方便，運動可靠，棘輪每轉(zhuǎn)過角度的大小可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。缺點：工作時有較大的沖擊和噪聲而且運動精度較差。 方案三、不完全齒輪（如圖3.8所示） 優(yōu)點：結構簡單，容易制造，工作可靠。缺點：不完全齒輪有較大的沖擊。 綜上所述選擇方案一，方案一機械效率高，傳動平穩(wěn)，能夠間歇的轉(zhuǎn)位。 3.3拌料、填料 將已拌好的營養(yǎng)土在攪拌箱內(nèi)繼續(xù)充分拌勻，并填入?？兹缓蠊纹健嚢柘鋬?nèi)的攪拌叉可起填料推桿的作用，同時它也起到破壞營養(yǎng)土的“安息狀態(tài)”的作用，它在攪拌箱內(nèi)作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。 3.4物料輸送和各工序轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)盤上的?？讛?shù)至少應有六個，其工藝職能分別為待料，填料，成型，播種，覆土和沖出。轉(zhuǎn)盤和?？鬃鏖g歇的轉(zhuǎn)動。由控制系統(tǒng)帶動起回轉(zhuǎn)速度的快慢和各工序之間的轉(zhuǎn)移。 3.5缽體的成型和沖出 兩沖頭作直線往復運動，在模孔中將土壤擠壓成型和沖出缽體，成型沖頭比沖出沖頭的工作行程要長，其差值取決于缽體的尺寸、土壤的壓縮比以及所選曲柄滑塊機構的桿長關系等。 3.6播種和覆土 在缽體的成型和沖出過程之間要有播種和覆土機構，該機構由棉花播種機的播種機構演變而來，是由同步帶帶動機構轉(zhuǎn)動，同時取一定量的種子和土壤由導管導入缽體，同時完成播種和覆土。其機構采用下圖結構： 圖3.9 上面的結構非常簡單。由下端回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)，通過其上的凹坑來取種子或營養(yǎng)土。其坑的的大小可以由種子的尺寸和需要覆土量來調(diào)節(jié)。 3.7協(xié)調(diào)配合關系 兩沖頭作直線往復運動。當轉(zhuǎn)盤靜止時，由沖頭沖模而脫離?？祝倩貜偷?jīng)_壓位置，完成一次沖壓，同時播種輪轉(zhuǎn)一周完成一次播種和覆土；周而復始。 3.8擬定傳動方案 制缽機主要由兩部分組成：工作機構和傳動機構。主要包括攪拌箱、攪拌叉、槽輪轉(zhuǎn)盤、沖頭，導管等。主要功能是： （1）將配有各種肥料的土壤拌勻，然后填入?？字?； （2）將?？字兴缮⒌耐寥澜?jīng)壓緊、成型并最終將缽體沖出； （3）在成型和將缽體沖出之間有導管將種子和土壤導入，完成播和覆土。 傳動機構：主要包括電動機、皮帶輪、齒輪副、曲柄連桿機構等，傳動路線有三條： 一條是由電動機—皮帶傳動—直齒輪圓柱齒輪傳動—曲柄連桿機構所組成，主要功能是完成壓緊和沖出動作； 另一條是由直齒圓柱齒輪—圓錐齒輪傳動—直齒圓柱齒輪—轉(zhuǎn)盤，其主要功能是完成土壤的攪拌和填料動作。并且由轉(zhuǎn)盤上的槽輪完成間歇運動。 還有一條是由直齒輪圓柱齒輪傳動—直齒圓柱齒輪（曲柄連桿機構）---同步帶-導管，主要功能是完成播種和覆土工作； 1）傳動系統(tǒng)的分析 圖3.10 如圖3.10所示，制缽機的總體布局的特點為： （1）攪拌箱處于整機的最高的位置，便于直接將土壤在填料推桿即攪拌叉作用下，通過箱體底部的缺口自動填入下部轉(zhuǎn)盤的模孔中。 （2）兩沖頭由同一個曲柄滑塊機構帶動，并且?guī)觾蓻_頭的滑軸V軸（即曲柄滑塊機構中的滑塊）與轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)軸合二為一，攪拌器的轉(zhuǎn)軸與小齒輪9的轉(zhuǎn)軸共用軸IV，結構因此得到簡化，傳動鏈緊湊，提高了傳動精度。 （3）攪拌箱下面的支撐體采用“雙八字”形鑄件，電動機處于機體的最低位置有利于降低重心，穩(wěn)定機身。 （4）帶輪和高速齒輪置于支撐體左側，滑軸，沖頭及轉(zhuǎn)盤置于支撐體右側，一方面高速傳動部分便于集中安裝防護罩，另一方面有利于整機的平衡，此外也有利于裝配，檢修。 （5）播種和覆土機構采用導管引入，減小了體積，簡化了機構。 4、繪制工作循環(huán)圖 由于攪拌機構的運動是連續(xù)進行的，故主要考慮沖頭和?？字g的運動關系。為了協(xié)調(diào)它們之間的運動，特繪制出工作循環(huán)圖，如圖4.1所示。 圖4.1 制缽機工作循環(huán)圖 機械的運動循環(huán)是指機械完成其功能所需要的總時間，通常以T表示。機械的運動循環(huán)往往與各執(zhí)行機構的運動循環(huán)相一致，因為執(zhí)行機構的生產(chǎn)節(jié)奏就是整臺機器的運動節(jié)奏。執(zhí)行機構中執(zhí)行構件的運動循環(huán)至少包括一個工作行程和一個空回行程。在我們這個設計里就是這樣，執(zhí)行構件沖頭的運動循環(huán)就是有一個工作行程和一個急速的空回行程。因此，可以沖頭運動循環(huán)T可以表示為： 式中 ---執(zhí)行機構工作行程時間； ---執(zhí)行機構空回行程時間。 要繪制工作循環(huán)圖，首先要確定執(zhí)行機構的運動循環(huán)時間T。因為制缽機的生產(chǎn)率要求是3000個/小時，即50個/分鐘。同時，偏心輪轉(zhuǎn)一圈（360°），沖頭完成一次工作循環(huán)。所以，偏心輪的轉(zhuǎn)速為n=50r/min，其運動循環(huán)時間為T=60/n=1.2s 其次，就是要確定執(zhí)行構件各區(qū)段的運動時間及相應的偏心輪轉(zhuǎn)角。由于沖頭的工作行程是隨著轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動的，而且轉(zhuǎn)過的角度是確定的。所以，工作行程的時間可以根據(jù)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和沖頭轉(zhuǎn)過的角度來確定；而空回行程的時間應該相對較短。與工作行程和空回行程相對應的偏心輪轉(zhuǎn)角分別為180°。 5、減速系統(tǒng)的設計 5.1電動機的選擇 （1） 選擇電動機的類型 按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結構，電壓220V。 （2） 選擇電動機的功率 1）選擇依據(jù)：電動機額定功率 電動機所需工作功率為： ——工作機的有效功率，單位（KW）。 ——從動機到工作輸送帶間的總效率。 其中帶傳動的效率 直齒輪傳動8級； 滾子軸承的效率（一對）； 錐齒輪的效率 槽輪的效率 ； 2）電動機的功率由該設備所消耗的功率決定，該設備的消耗的功率主要有： ——壓緊沖出營養(yǎng)缽所做功； ——轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中克服摩擦力做功； ——攪拌器消耗功率； 1、壓緊和沖出時營養(yǎng)缽作功 沖頭工作時平均所受的壓力取100kg（按經(jīng)驗選?。?，沖頭行程為160mm，上下的總位移為320mm，每小時往返1880次，所消耗的功率按下式計算： 式中 F—沖頭在行程所受的平均壓力，單位 N; S—沖頭每次行程的位移量，單位 m； n—沖頭每小時的行程次數(shù)，單位 次/小時。 因此 壓緊和沖出時作功，但主要消耗在第一工位。?？邹D(zhuǎn)盤上均勻分布著6個?？?，根據(jù)每小時生產(chǎn)定額，?？邹D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，沖頭上下6次往復運動。則偏心輪的轉(zhuǎn)速為： 2、 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中克服摩擦做功 3、 轉(zhuǎn)盤克服的摩擦力有：1、底板（土缽擋板）與轉(zhuǎn)盤的摩擦； 2、攪拌箱的攪拌器與轉(zhuǎn)盤上的摩擦； 3、土壤與轉(zhuǎn)盤的摩擦。 其消耗的功率大約為：=0.2kw （類比法，參考文獻[5]）； 3、攪拌器消耗功率 由于攪拌器的轉(zhuǎn)速不高，估計推動1立方米的土料需要1噸的力。 攪拌器的體積為：==3.14××0.25=0.03142 推動的土料需要的平均力： = 消耗功率： 總的工作功率： 總的機械功率： 則電動機的功率為： （3)選擇電動機 由于該機為農(nóng)用機械，主要是針對農(nóng)村和農(nóng)場設計的，一般的農(nóng)村用電電壓為220V，又異步電動機比直流電動機使用方便，價格低廉，因此該機采用單相電容啟動異步電動機作動力源。電動機型號為Y90S4，其特性參數(shù)見下表。 表5.1電動機主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸表 型號 額定功率/kW 滿載轉(zhuǎn)速/r/min 最大轉(zhuǎn)矩 重量/kg Y90S—4 1.1 1400 2.2 22 外形尺寸/mm×mm×mm L×(AB/2+AD)+HD 中心高/mm H 安裝尺寸/mm A×B 軸伸尺寸/mm×mm D×E 平鍵尺寸/mm×mm F×G 310×245×190 90 140×100 24×50 8×20 5.2傳動比的確定，各軸功率以及帶傳動設計 5.2.1傳動比的確定 由設計要求可知，電動機的給定轉(zhuǎn)速，而生產(chǎn)率的給定值為1880 穴/小時，即生產(chǎn)率為 所以總傳動比的大小可以確定 根據(jù)《機械設計》中關于V型帶傳動比分配原：由于帶傳動的傳動比不宜太大，一般≤5，故可分。 要求偏心輪轉(zhuǎn)6圈時轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一圈，因此就要求兩錐齒輪的傳動比和轉(zhuǎn)盤齒輪的傳動比乘積等于6，即： ==· 其它齒輪的傳動比 為了保證轉(zhuǎn)盤和攪拌器的尺寸和攪拌器的速度，并簡化機構，選兩直齒錐齒輪的傳動比=1，則小齒輪5和直齒圓柱齒輪的傳動比=6。所以小齒輪5的轉(zhuǎn)速、攪拌器的轉(zhuǎn)速和偏心輪的轉(zhuǎn)速三者相同。 5.2.2計算各軸的轉(zhuǎn)速和功率 （1）各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 （2）各軸功率 由《機械設計課程設計指導書》表9.2查得，帶傳動的效率； 直齒輪傳動8級的效率0.97；滾子軸承的效率0.98（一對）；錐齒輪傳動8級的效率0.97；=0.9 類比法，參考文獻[5]，則轉(zhuǎn)盤所需功率=0.2kw 軸Ⅲ所需功率 軸Ⅱ所需功率 軸Ⅰ所需功 5.2.3 設計V型帶輪的結構和尺寸和校對 1.確定計算功率 ——計算功率，KW； ——工作情況系數(shù)； ——所需傳遞的額定功率，KW; 根據(jù)《機械設計》表8-7，載荷變動小，空、輕載起動，選取=1.1， 則 =1.1×1.1=1.21KW 2. 選擇V帶型，小帶輪轉(zhuǎn)速， 由《機械設計》圖8-11選擇Z型V帶。取，由《機械設計》表8-8進行圓整選擇。 3. 驗證帶速 因為，故V帶合適。 4. 確定中心距a和基準長度 根據(jù)《機械設計》知： 所以取=450 由 根據(jù)《機械設計》表8-2選取基帶長度 =1600mm 5. 計算實際中心距 小帶輪上的包角： 即符合設計驗證條件，所以此設計方案合理。 6. 確定帶的根數(shù)Z 1）計算單根V帶的額定功率 由根據(jù)《機械設計》表8-4a得。 根據(jù)和Z型帶查表8-4b得。 查《機械設計》表8-5得，查表8-2得，于是 2）計算V帶的根數(shù)z 取4根 7計算單根V帶的初拉力的最小值 由表8-3得Z型帶的單位長度，所以 應使帶的實際初拉力。 8計算壓軸力 壓軸力的最小值 9帶輪的結構設計 帶輪的材料都采用HT200，由大帶輪的基準直徑，所以大帶輪采用輪輻式；由于小帶輪的安裝直徑d=26mm,查得小帶輪為實心輪。 5.3齒輪設計和校對 5.3.1直齒輪設計和校對 (1) 第一對齒輪設計（類型、材料、精度、齒數(shù)） 1）選用直齒圓柱齒輪傳動； 2）由于農(nóng)業(yè)機械攪拌機械為一般工作機器，速度不高，所以選用8級精度（GB10095-88）. 3)材料由查《機械設計》10-1表，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度 為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 4)選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 (2) 按齒面接觸強度計算 由設計計算公式（《機械設計》10-9a）進行計算，即 1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 1. 選擇載荷系數(shù) =1.3； 2. 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： 3. 由《機械設計》表10-7可知，選擇齒寬系數(shù) 4. 由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 5. 由《機械設計》圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限。 6. 計算應力縮環(huán)次數(shù) 7.由《機械設計》10-19圖，取接觸疲勞壽命系數(shù) 8.計算接觸疲勞需用應力。 取失效概率為1%,安全系數(shù) 2） 計算 1試計算小齒輪分度圓直徑 帶入中較小的值 2計算圓周速度 1. 計算齒寬 1) 計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 所以齒寬與齒高之比 2. 計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，查《機械設計》圖10-8可得，動載系數(shù)=1.05 直齒輪 由《機械設計》表10-2查得使系數(shù)； 由《機械設計》 表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對稱位置時 由,，查《機械設計》圖10-13得；故載荷系數(shù) 3. 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機械設計》10-10a得 4. 計算模數(shù) (3)按齒根彎曲疲勞強度計算 由彎曲強度的設計計算公式： 1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1、由《機械設計》中圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的的彎曲疲勞強度極限。 2、由《機械設計》圖10-18取彎曲壽命系數(shù)； 3、計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 4、 計算載荷系數(shù) 5、 查取齒形系數(shù) 由《機械設計》表10-5查得 6、查取應力校正系數(shù) 由《機械設計》表10-5查得 7、計算大、小齒輪并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 2）設計計算 對比計算結果，由曲面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，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，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.63并就近圓整為，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪的齒數(shù): 大齒輪齒數(shù) ，取。 （4）幾何尺寸計算 1)計算分度圓直徑 2）計算中心距 3)計算齒輪寬度 取。 齒輪1和2的幾何尺寸如下： (5) 結構設計及繪制齒輪零件圖 (6)驗算設計 1）由設計過程知 ，即小齒輪齒數(shù)大于發(fā)生根切的最小齒數(shù)，所以該設計滿足不發(fā)生根切的條件； 2)重合度驗算 由 則 即該設計滿足重合度條件要求。 5.3.2圓錐齒輪設計和校對 在決定錐齒輪的尺寸之前，先要確定以下一些條件 （1）由于為小型農(nóng)用機械錐齒輪傳動,初取，因為，??； （2）該齒輪的受力較大，故材料選用鑄鋼ZG35； （3）該齒輪的傳動功率是第Ⅲ軸的功率； 則設計參數(shù)可依次得出： （1）計算基本參數(shù) 1)齒數(shù)比 錐距 平均分度圓直徑 所以 以表示當量直齒圓柱齒輪的模數(shù)，則當量齒數(shù)為 2)根據(jù)求齒形系數(shù)Y，查表可得Y=0.282； 3)根據(jù)齒輪材料求 4）查表查得的鑄鋼單向工作時的=16.5，因為是開式傳動，所以將降低20%使用，得=13.2 5）求Y =0.28213.2=3.72; 6)求齒寬系數(shù)及齒寬 一般取，則： 7）求錐齒輪的評價模數(shù) 由上述一些條件查得=4.5，所以求得錐齒輪大端模數(shù) 由于m=5.4mm不是標準模數(shù)，所以取m=6mm,所以齒頂高。 （2）各尺寸計算數(shù)值 齒根高 齒高 分度圓直徑 齒頂直徑 齒根圓直徑 錐距 齒寬 齒頂角 齒根角 齒頂錐角 齒根圓錐角 圖 5.2錐齒輪的各部分尺寸 錐齒孔的直徑與其配合的軸徑?jīng)Q定，現(xiàn)取為；輪轂直徑 輪轂寬度 6、主要結構設計 6.1模盤的結構和尺寸確定 模盤上有6個均勻分布的模孔，根據(jù)苗缽的規(guī)格和土壤的壓縮比，現(xiàn)確定?？椎母叨菻=96mm,孔徑d=60mm，轉(zhuǎn)盤的材料為鑄鐵HT250，由于強度低，孔與外圓之間的壁厚不宜太薄，取10mm，孔與孔之間的壁厚為10mm，由于是間歇傳動，故采用了槽輪結構。 槽輪機構的典型機構如下圖所示，他有主動撥盤1，從動槽輪2和機架組成。 槽輪機構的結構簡單，外形尺寸小，其機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇的進行轉(zhuǎn)位。但因傳動時尚存在柔性沖擊，故常用于轉(zhuǎn)速不太高的場合。 普通的槽輪機構有外槽輪和內(nèi)槽輪機構之分。它們均用于平行軸間的間歇傳動，但前者槽輪與撥盤的轉(zhuǎn)向相反，而后者則轉(zhuǎn)向相同。外槽輪機構應用比較廣泛。在機械中最常用的是徑向槽均勻分布的槽輪機構。對于這種機構，在設計計算時，首先應根據(jù)工作要求確定槽輪的槽數(shù)Z=6和主動撥盤的圓銷數(shù)n=1；再按受力情況和實際機械所允許的安裝空間尺寸，確定中心距L和圓銷半徑r；最后可按圖中機構的幾何關系，由下列各式求出其它尺寸： 撥盤軸的直徑及槽輪的直徑受以下條件限制: 鎖止或弧的半徑大小，根據(jù)槽輪輪葉齒頂厚度b來確定，通常取b=3-10mm 取L=315mm， 計算得： r=10mm b=10mm R=157.5mm, S=272.8mm 125.3mm 取 h=125.3mm 轉(zhuǎn)盤的結構和尺寸見下圖 圖6.1 槽輪轉(zhuǎn)盤結構、尺寸圖 6.2曲柄（偏心輪）滑塊（滑桿）機構的結構尺寸 見圖6.2，此處偏心輪的偏心距即相當于曲柄長度a，滑桿即相當于滑塊，畫成簡圖，如圖6.2。它是屬于對心曲柄滑塊機構。 （1） 偏心距的確定 見圖3.7可見，滑桿上下往復移動的行程S，要等于?？椎母叨群蜎_頭在?？淄獾囊欢尉嚯x之和，即S=96+64=160mm。參考平面連桿機構部分，S=2a，見圖6.2，得到： 圖6.2曲柄連桿示意圖 （2） 具體結構 （見圖6.3） 圖6.3曲柄連桿機構結構圖 偏心輪用平鍵，止退墊圈，圓螺母固定在軸上，凡是用此種方法固定的，都要求軸頸長度比輪轂孔長度短。為了使螺母不與連桿相碰，將偏心輪設計成凹坑，將螺母置于凹坑中，凹坑直徑可比止退墊圈直徑大。偏心輪不宜做的太厚，可在之間。為了增加與軸的配合部分長度，還必須設計一凸緣。偏心輪外圓與偏心銷孔之間的壁厚考慮為15mm左右，因此可以算出偏心輪的外圓直徑為210mm。偏心輪的結構與尺寸見圖6.4。 圖6.4偏心輪的結構 圖6.5 曲柄連桿機構 （3）決定連桿的長度和尺寸 曲柄滑塊機構存在的條件是：曲柄的長度a要小于或等于連桿的長度b,見圖5.5，即。在設計時，一般取最小的傳動角適當?shù)倪x的偏大一些，為此，將選為70度。則連桿的長度為： （4）偏心銷的裝配 圖6.6偏心銷的裝配圖 1-偏心輪 2圓螺母 3-平墊圈 4-連桿 5-軸套 6-軸 7-墊片 8-螺母 9-平鍵 10-套筒 11-軸 連桿與偏心銷的裝配其摩擦部分用銅套。銅套的厚度根據(jù)經(jīng)驗一般取，銅套的長度，d為銅套的內(nèi)徑25mm，則 ?。? mm 取L=30mm。 在決定銅套內(nèi)徑的公差時，要特別注意當銅套壓入連桿孔時銅套內(nèi)徑的縮小，對薄壁銅套其收縮量約為銅套外徑過盈量的0.8~0.9倍，因此在確定銅套尺寸時，要適當加大銅套的內(nèi)徑與軸配合的間隙。 6.3軸Ⅲ的結構設計及其校核 以軸Ⅲ為例說明制缽機各軸的結構設計。軸Ⅲ上裝有一個直齒圓柱齒輪2，一個直齒圓錐齒輪3和一個偏心輪13，既承受彎距，又承受扭距，屬轉(zhuǎn)軸類型。 1．選擇軸的材料該軸傳動中小功率，且轉(zhuǎn)速較低，故選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其力學性能由表21-1查得， 由表21-23查得A=114 2，初步估計軸的直徑 由表21-22公式初步估算軸2直徑 取 3．軸Ⅲ的結構設計 圖6.7軸Ⅲ的結構簡圖 如圖所示 ：圓柱齒輪、偏心輪軸向定位的軸肩直徑不能太小，故加用套筒幫助軸向承壓，其軸端固定采用小圓螺母和平墊圈。從表3-2-75選擇小圓螺母的尺寸參數(shù)為：M30×1.5 ；由表8-288選擇C級平墊圈的尺寸參數(shù)：。圓錐齒輪用 的軸環(huán)定位并承受軸向力，用緊定螺釘加以固定。由表3-2-46，選取開槽圓柱頭螺釘M6×25。圓柱齒輪、圓錐齒輪及偏心輪的周向定位采用普通平鍵B型，由表9-5得，其尺寸b×h×L分別為、12×8×40、10×8×32。由于錐齒輪的存在，軸上有軸向力，所以兩個滾動軸承均采用角接觸球軸承，其型號分別為7308C，7307C，其外形尺寸d×D×B分別為40×90×23、35×80×21。采用脂潤滑。其結構見附圖 4． 按當量彎距法校核 做出軸的受力簡圖（如圖6.8），求作用在軸上的力 水平面（） 垂直面（） 直齒輪 錐齒輪 偏心輪 軸承反 力 圖6.8軸的受力分析圖 當時，軸為最危險。 偏心輪與同它嚙合的齒輪，中心線的連線與水平面成45度夾角，則偏心輪作用于軸Ⅲ的力 在水平面的分力為 在垂直面的分力為 其中軸承反力分別在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)進行計算。 在水平面里求支反力：由得， 則可求得 。則N 在垂直面里求支反力：由得， 則可求得。 則=3070.3N 作出彎矩圖（如圖6.9）（N.m） 垂直面（） 水平面（） Ⅰ截面 合成彎距 Ⅱ截面 合成彎距 Ⅲ截面 =42.63 合成彎距 圖6.9 彎矩圖 5，作出轉(zhuǎn)距圖(如圖6.10) T=189.07N.m 圖6.10 轉(zhuǎn)矩圖 6．作出當量彎距圖（如圖6.11） 圖6.11當量彎矩圖 7．確定許用應力 由上已知 8．校核軸徑 則按照當量彎距法較核，軸的強度足夠。 參考文獻: [1]張曉玲主編.機械原理課程設計指導.北京航空航天大學出版社，2008. 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In the rubber industry in the development of rubber technology and rubber machinery (or electromechanical) to the progress and development of technology played an important role in promoting this. The development of rubber industry, rubber and rubber machinery industry technology constitutes a technical rubber products all the technical process and industrial technology system. Made in 1820 by the British human-driven single-roller rubber mixing machine. 1826 twin-roll Drum open rubber mixing machine into production beginning of the human rubber machinery production prelude. So far, human society has been the application of rubber machinery 180 years of history. 1839 since. A series of rubber machinery and equipment will come out, in addition to the application of vulcanized rubber vulcanization facilities, and other rubber machinery, such as plunger hose extrusion machine (1858), screw extruder (1879), rubber calendering Machine (1843 ~ 1900), Closed rubber mixing machine