毕业设计论文盘刀式铡草机设计含

全日制普通本科生毕业设计盘刀式铡草机设计THE DISIGN OF DISHTYPE HAY CUTTER由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 学生姓名： 学 号：年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自 指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012年5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言21.1 铡草机的研究目的和意义21.1.1 铡草机的研究目的21.1.2 铡草机的研究意义21.2 铡草机的设计要求和方法31.2.1 我国畜牧业对铡草机的要求31.2.2 铡草机的设计要求42 总体方案与设计计算52.1 总体方案52.1.1 铡草机的总体构成52.2 各主要工作部件的配置关系及工作过程52.2.1 喂入机构52.3 主要工作部件设计与计算72.3.1 主要性能参数与技术指标72.3.2 主要工作部件的参数选择与计算72.4 传动设计与计算122.4.1 拟定传动方案122.4.2 确定总传动比和分配各级传动比122.4.3 计算传动装置的运动和动力参数132.4.4 传动部件参数的选择与计算133 典型零件的受力分析与强度校核243.1 主轴的受力分析与强度校核243.2 轴承的选型与校核284 技术经济效益分析294.1 生产成本计算294.2 市场售价预测294.3 社会与经济效益分析295 结束语30参考文献30致谢31附录33盘刀式铡草机设计摘 要：随着畜牧业的发展,草饲料加工机械也得到了大力发展,铡草机是应用较广泛的草饲料加工机具之一,但该机具仍存在着切割过程中功率消耗过大的问题,切碎器的设计对于铡草机切割功耗起着决定性作用,而动刀片又是切碎器的主要工作部件。因此,设计出性能优良的切碎器显得尤为重要。本文分析了各个时代盘刀式铡草机的研究和发展现状，设计出一种新型盘刀式铡草机，本机采用电动机提供动力，通过带轮传动机构，将运动和动力传送到动刀架主轴，然后通过齿轮传动机构，将所需的运动和动力传送至上下喂入辊，从而实现秸秆铡切。整个机构简单且易于操作，便于维护，提高了生产效率，降低了劳动强度，为实现饲料加工机械化与规模化提供了前提。关键词：盘刀式铡草机；盘刀；铡草The Disign of Dishtype Hay CutterAbstract: With the development of livestock husbandry, grass feed processing machinery also got vigorously develop, Dishtype Hay Cutteris the grass is often applied to feed processing one of the machines, but this machine there are still exist during the cutting power of excessive consumption, the design to chop Dishtype Hay Cutteris cutting power plays a decisive role, but the move is the main blades for working parts chop. Therefore, designed for good performance of chopped becomes especially important. This paper analyzes the research and development status of each era plate knife chaff cutter, design a new type of disk knife chaff cutter, this machine uses the electric motor through a pulley drive mechanism, the movement and momentum transferred to the knifeshelf spindle transmission to the upper and lower feed roller to achieve the straw voltage cut. The entire organization is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, and provides a premise for the mechanization and large-scale feed processing.Key words: Dishtype Hay Cutter; Dishtype; Hay Cutter1 前言铡草机是我国使用最早和生产量较多的饲草加工机械之一。早在三十年代，我国广大农村开始应用手压铡刀，来实现长草短喂饲方法。中华人民共和国成立以来，先在农村推广了手摇铡草机，六十年代推广应用了电动铡草机，进入六十年代中期到七十年代，各省市相继开始自行研制了不同类型的铡草机，经国家鉴定部门投产了一批不同型号的铡草机。从此铡草机无论从数量上还是型号上开始增多，而三化程度不高，进入八十年代，铡草机开始进行了系列设计并制定了全国性的系列型谱。进入九十年代，国务院提出了利用秸秆养畜，这是发展我国畜牧业的重大举措。1.1 铡草机的研究目的和意义1.1.1 铡草机的研究目的我国研制了青贮饲料收获机、青切机等机械，这些机具在大型国营牧场和较大养畜专业户中应用较多，而在农村还没有得到普及，有的机型还不适于农村和个体户1；三是为提高秸秆利用率、消化率和适口性。每年生产约5.7亿吨作物秸秆，这是一项巨大的饲料资源，而如何开发利用好农作物秸秆，这必然给饲草饲料加工机械提出了新要求。随着作物秸秆氨化饲料的推广应用，一些科研和生产部门生产了专用设备秸秆调制机，但目前定型的机型少，造价较高，还不能广泛应用于生产中去，我国当前在秸秆饲料利用上，主要有四种处理方法，一是氨化（碱化）后喂饲；二是经过青贮后喂饲；三是直接喂饲；四是加工草粉制成颗粒喂饲。前三种都需要经过铡切后来处理，方能收到预期效果。因此，饲草料加工工业的迅速发展对铡草机的设计和制造提出了更高、更新的要求。1.1.2 铡草机的研究意义 随着经济的发展和人们生活水平的逐步提高，对畜产品的需求有了较大的增加大力加强和发展畜牧业将是中国农业的主要发展方向。我国具有丰富的农作物秸秆资源,每年生产的农作物秸秆约5.7 亿吨,其中可作饲料的有3. 5 亿吨,它是我国广大农区饲养牲畜的主要饲料。秸秆中含有可消化干物质35 %50 %,粗蛋白3 %8 % ,特别适合于喂饲牛、羊等反刍动物。改革开放以来,我国粮食总产量提高很快,但是我国人口多,人均耕地少,每年人均占有粮食一直低于400 千克,距世界公认的粮食过关标准500千克相差甚远，与发达国家相比差距更大，不可能提供大量粮食用作饲料。显然对我国而言，仅仅依靠粮食生产饲料来发展畜牧业这条路是行不通的。目前，减少畜牧用粮的办法有：(1)发展配合饲料并改良畜禽品种，以提高饲料转化率；(2)调整畜牧业结构，发展饲草料转化率高的家禽生产；(3)加强防疫灭病，减少畜禽因死亡造成的饲料损失；(4)饲、粮分流，以一部分耕地种植优质高产饲草料作物：(5)大量开发利用非常规饲草料资源。其中前四点己经受到重视，第五点对于减少饲料粮消耗有重要的意义，却一直未被重视。在“非常规饲草料”中，农作物秸秆等数量最大、分布最广，自然成为发展畜牧业的首选突破口。秸秆作为一种资源，已受到世界各国的关注和开发利用。我国人口众多，而耕地面积有限，为了减少畜牧业对粮食的依赖,更要充分利用和开发农作物秸秆饲料,发展“节粮型畜牧业”,特别是对于发展农区秸秆养牛,具有十分重要的意义。据资料统计：我国每年农业生产中所遗留的各种农作物秸秆大约有6亿多吨，其中约30为玉米秸秆。如果充分利用秸秆加工技术，如切碎、揉碎和粉碎以及青贮与氨化等，把秸秆加工成饲草料，不但可以节约大量的粮食，还可以过腹还田，充分利用氮、磷以及各种有机物成分，提高微量元素的循环利用率，达到培育地力、提高土壤的肥力、改善土壤土粒结构的目的，起到防止土壤风蚀、沙化和退化的作用2。因此，80年代以来，我国对农作物秸秆处理进行了许多研究工作。应用最广泛的是粉碎和铡切机械加工，因为，无论是化学处理还是生物处理，其第一道工序需要将秸秆粉碎或铡切。然而，我国目前农作物秸秆的利用率还很低，很多农民将收获后的农作物秸秆烧掉，既造成资源浪费又污染了环境。因此，不断研制饲草加工机械，提高农作物秸秆的利用率，对发展节粮效益型畜牧业具有非常重要的意义。1.2 铡草机的设计要求和方法 1.2.1 我国畜牧业对铡草机的要求铡草机是奶牛、肉牛、羊、马等食草动物饲料的主要加工机具，用来铡切青饲玉米、各种秸秆、谷草、牧草、稻麦草等。我国畜牧业对粗草饲料加工长度的要求是：牛以34 cm为宜；绵羊以1.52.5 cm为宜；粗大的茎节应破碎。因此对铡草机的要求是：1）切碎质量好，碎段长度一致，尽量不产生长草段，超长率应小于7%；2）茬口整齐，斜茬率应小于5%；3）切碎长度可根据饲养要求变化来调整；4）附有自动喂入和抛出装置；5）切刀刃磨方便，结构简单，故障少。1.2.2 铡草机的设计要求其主要性能指标应符合表1。表1 铡草机的技术条件Table 1 Dishtype Hay Cutter technical conditions 项目指标超长率（%）7斜茬率（%）5破节率（%）55超长率的计算： Sc= （1）Sc超长率（%）在小样中实际长度超出规定长度1/5的长草总重（g）小样总量（g）；斜茬率的测定： （2） 斜茬率（%）斜茬草总重量(g);斜茬草是指被切断平面与母线夹角小于70度破节率的测定： （3）破节率（%）草节被压遍或破成两半以上的带节草的总重（g）小样中带节草的总重；表2 物料单位草长度电量Table 2 Material unit grass length power物料名称单位草长度电量 谷草30玉米秸秆30野生草25单位草长度电量: （4）度电产量（）L平均切草长度（mm）平均切草长度的测定：在小样中间除茎秆（叶、皮除外）测量每节长度，计算算术平均值。 （5）平均切草长度；n小样节数；2 总体方案与设计计算2.1 总体方案2.1.1 铡草机的总体构成2.2 各主要工作部件的配置关系及工作过程2.2.1 喂入机构 喂入机构由压草辊和上、下喂入辊等部件组成。以保证喂入量均匀连续喂入机构由压草辊和上、下喂入辊等部件组成。以保证喂入量均匀连续，上喂入辊的压紧机构采用弹簧压紧，有调节螺帽可改变弹簧的拉紧力，以调节上喂入辊对饲草的压紧力3。对上喂草辊的传动采用结构紧凑的十字滑块联轴节。1）切碎装置。切碎装置包括刀盘主轴，它在两个深沟球轴承中转动，轴的输入端是大皮带轮，输出端是带动齿轮箱传动的直齿圆柱齿轮；轴中部固定有动刀架，动刀架上用沉头方颈螺栓固定二把把动刀片，另有调节螺栓调节刀片间隙， 1.电机；2.出草装置；3.传动系统；4.喂入机构；5.输送装置；6.牵引机构；7.切碎装置；8.支架图1 铡草机铡草机示意图Fig.1 Dishtype Hay Cutter schemes 而定刀片则固定在喂入口下缘4。切碎装置的外壳由下壳组、左上壳组和右上壳组组成，其分别用螺栓固定在机架上。右上壳组可以快速折开，只须将手柄逆时针方向转动，并松开外壳的固定环。这种外壳便于检查时拆装，在外壳堵塞时也便于清理。此处已删除计算齿宽查机械设计表9-4由于p12.7 ,单排，则有查机械设计表9-1得内链节内宽，则齿铡倒角倒角半径 取链轮齿总宽 （22）其中，n为链排数，为排距。则有3 典型零件的受力分析与强度校核3.1 主轴的受力分析与强度校核轴类零件是较常见的典型零件之一,也是传动系统中最重要的零件。它们在机器中常用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递扭矩和运动。因此本章选取刀盘主轴进行受力分析与强度校核17。（1）初步计算轴径。轴的材料为40Cr，调质处理，查表15-3，取A0=10518,由下式初步估算轴的最小直径：（2）轴的径向尺寸如图4所示 图4 主轴径向尺寸Fig.4 Spindle radial dimensions （3）轴的装配关系如图5所示（4）轴的弯扭合成强度计算。由装配轴承轴颈处直径d=50mm，且轴向力忽略，查机械零件手册，选取轴承型号为6310深沟球轴承，D=110mm，B=27mm。1）求作用在轴上的力齿轮上的作用力：带轮对轴的作用力：动刀架对轴的作用力：图5 主轴装配关系Fig.5 Spindle assembly relation 轴承对轴的作用力:则：又 则：又 2）计算轴上的弯距、扭距，并作图 图6 主轴受力立体图Fig.6 Spindle mechanical drawing3）校核轴的强度由轴的扭矩、弯矩图可知，轴承处存在危险截面，因此在该处计算应力 （23）因扭转切应力不是对称循环应力，故引入折合系数，取抗弯截面系数：截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力：轴的弯扭强度条件为： 图7 弯矩示意图Fig.7 Bending and twisting schemes 图8 扭矩示意图Fig.8 Torque figure （24）弯矩图和扭矩图如上：查表15-1得 则：符合弯扭强度条件。3.2 轴承的选型与校核由主轴承轴颈处直径d=50mm，轴向力忽略不计，查查机械零件手册，选取轴承型号为6310深沟球轴承。1）主轴轴承的校核。由于只承受径向力的作用，且左右轴承受力大小相同，所以在这里仅需校核其中任意一个轴承即可，现取左轴承进行校核，由轴的校核已经计算出轴承在径向方向的力，故 N预期计算轴承寿命（按工作10年，年工作200天，4小时工作制），则有：Lh =102004=8000h右轴承所需的基本额定动载荷 查机械设计课程设计 表15-6可知，6301型深沟球轴承的额定动载荷Cr=63.0 kN。此，C, 故安全！同理左边轴承C ，也安全！2）减速箱中轴的轴承校核。由减速箱中轴承轴颈处直径d=50mm，轴向力忽略不计，查查机械零件手册，选取轴承型号为6310深沟球轴承减速箱中轴承轴的校核。由于只承受径向力的作用，且左右轴承受力大小相同，所以在这里仅需校核其中任意一个轴承即可，现取左轴承进行校核，由轴的校核已经计算出轴承在径向方向的力，故 预期计算轴承寿命（按工作10年，年工作200天，4小时工作制），则有：Lh =102004=8000h右轴承所需的基本额定动载荷 查机械设计课程设计 表15-6可知，6301型深沟球轴承的额定动载荷Cr=63.0 kN。此，C, 故安全！同理左边轴承C，也安全！4 技术经济效益分析4.1 生产成本计算 生产成本主要由原材料费用、人工工资、管理费用三大部分组成。原材料费用与工人工资基本相等。整台机器大约重895千克，而组成机器的材料又有好坏之分，有标准件和非标准件的区别。材料费用大约为5500元，工人工资与管理费用大约为3000元，即成本大约为8500元。4.2 市场售价预测从用户的利益与企业盈利双重角度考虑出发，选择市场价钱为11000元每台，这对与很多饲养牲畜大户或者中小型畜牧企业来说，既能满足需求，又不会增加 太大的经济负担。可以说受到广大用户的青睐，同时也会给用户和企业带来较大 的效益。4.3 社会与经济效益分析不断降低农民劳动强度、提高生产率和企业的经济效益，增加农民收入，已是农机发展的必然趋势。但我国农业、畜牧业生产手段还很落后，与国际上的现代化生产模式有很大差距，采用先进的机械化作业代替繁重的手工劳动是一项长期的任务19。近年来，随着农村经济结构的调整，牲畜养殖业得到快速发展。在牲畜的生长过程中，用切碎的秸秆作饲料，可以增加牲畜的适口性，提高消化率及吸收率，减少饲养过程中的浪费，缩短饲养周期。及时处理大量秸秆，避免秸秆因腐烂焚烧带来的环境污染问题，而且为大面积以地养地，增加土壤有机质含量，改善土壤结构、培肥地力，提高农作物产量走出了新路子，减轻了环境污染20。此外，秸秆还田在抗旱保墒、减少化肥用量和节约生产成本、保护生态环境等方面均有明显效果，而且对农业的可持续发展有重大的作用。因而农户对使用安全、价格适中的铡草机要求比较迫切，为此我们研制了盘刀式铡草机，该机具已通过性能检测并已批量产品推广，受到用户欢迎，取得了较好的社会和经济效益。5 结束语历时十二周的毕业设计到今天为止终于全部完成！近三个月以来，在汤教授的指导帮助下，经过我和同组同学的共同努力和刻苦钻研，我终于圆满完成了预定的设计任务，为此我感到十分高兴！通过这次毕业设计，我感到收获很大。首先，使我对机械设计的方法和步骤有了一个比较清晰、具体的了解，为我以后从事的工作迈出了第一步。更重要的是，它提高了我查阅资料，分析解决实际问题的能力，同时也培养了我不骄不躁、严谨求实的工作作风。综观毕业论文工作的全过程，自认为是满意的。但是，不可否认，本机也存在一些不足之处，如整体尺寸大，显得有些笨重；功能还不齐全，例如，本次设计的铡草机只能铡切，而不能揉碎等。这似乎与农机的傻、大、憨、粗的特点一致。农机未来的发展必定是向小巧、多功能、联合作业的方向发展。这正是本机机需要改进的地方。最后，在离别之际，为我的母校送上一份真诚的祝福，祝福我的母校明天更美好！参考文献1 中国农业机械化科学研究院. 农业机械设计手册J.北京：中国农业科学技术出版社，2007：21-25.2 濮良贵，纪名刚. 机械设计M.北京：高等教育出版社，2005：208-216.3 王 昆，何小柏，汪信远. 机械设计课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，2007：156-159.4 吴宗泽. 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谢本论文是在汤楚宙老师的悉心指导和热情关怀下完成的。经过三个月的忙碌和工作，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，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师汤楚宙教授。他们平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，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，但是汤教授仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩他的专业水平外，他的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。非常感谢学院给我们提供良好的研究条件和环境，然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。最后还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。附录附录1：A0装配图1附录2：A1零件图2附录3：A2零件图1附录4：A3零件图4