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1、装订线毕业设计（论文）报告纸破包机设计机械制造及其自动化 指导老师【摘要】 破包机是将成捆的稻草包破碎的一种农用机械，该机是由运输机构、破碎装置和机架构成。运输机构维持恒定且缓慢的速度运送稻草包，稻草包送入破碎装置中，破碎刀具将稻草包打碎，并且利用打刀的作用将松散的稻草甩到预定位置。进给和破包的过程同时进行。运输系统采用辊子运送的方式，这种方式方便、实用、可靠；破碎刀具利用回转轴的高转速和大惯性，将稻草包打碎。本机械采用两个动力系统，机主轴系统和进给系统。进给电机的转速选择较低转速，经过摆线针轮减速器得到很大的降速比，带动链轮进而驱动辊子。主轴采用带传动的方式，带传动应用比较广泛、可靠，且皮带
2、具有自保护作用。机构的通用简单也增加了机器的可维护性，破包机的成本不高，在农村市场可以很好的推广。【关键词】 秸秆 破碎 辊子 链传动 滚筒【Abstract】The pack-broken machinery is a kind of agriculturalmachine which breaks bundles of straw,It is composed of the transport operators, broken fixtures and racks. Transport operators have to maintain a constant and slow pace
3、 of delivery of straw bag, straw bag into the broken device, broken tool would break straw bags into clastic and play the knocked and loose straw predetermined position. The process of feed and breaking packets carry through simultaneously. Transportation system makes use of roller transport means,
4、this approach is convenient, practical, and reliable; The broken tool breaks straw bag by the rotary axis of the high-speed and the large inertia. The machine is driven by two power systems, machine spindle system and the feed system. Feed motor chooses a lower speed, through a cycloid pin gear redu
5、cer to be a great spin-down ratio, bring along the sprocket to drive the roller. The spindle uses belt to drive, with a relatively wide range of transmission applications, reliable, and the belt has a function of self-protection. The currency and simpleness of the institutions has also increased the
6、 maintainability of the machine. For the cost of machine is not high, there will be a good promotion in the rural market.【Key Words】Straw crushing roller chain drive platen目录0. 引言40.1 课题内容概述40.1.1 设计背景40.1.2 设计理念40.2设计前景分析50.3设计任务及工作安排51. 设计方案61.1 总体方案设计61.2 总体结构设计82. 破包机的设计92.1 选择电动机92.1.1 电动机类型与适用
7、的传动特性92.1.2 电动机功率选择92.2 减速机的选择112.3 辊子输送装置的设计112.3.1 辊子输送机的特点112.3.2 辊子相关尺寸信息最后选择132.4 带座轴承的选择132.4.1 类型的选择132.4.2 寿命校核162.5 带轮的选择与校核172.5.1 带轮的设计计算步骤172.5.2 带传动的张紧装置262.6 链轮的选择272.6.1 链轮的设计计算步骤272.6.2 链轮的工作图332.7 机架矩形钢槽钢的选择和连接342.8 轴及设计校核352.8.1 轴的设计计算校核352.8.2 精确校核轴的疲劳强度382.9 润滑方式的选择402.10 破碎机构的设计
8、40设计小结43谢辞44参考文献45破包机0引言0.1 课题内容概述 0.1.1设计背景我国有着丰富的生物质资源，仅农作物秸秆每年产量达9亿多吨，但这些资源不仅没有得到有效利用，在有些地方甚至成为负担： 其一、秸秆是农村传统的燃料，大多采取直接燃烧的方式，其转换效率仅为10一20左右。 其二、随着农村经济的发展，农民收入的增加，商品能源(如煤、液化石油气等)已经进入农村家庭。失去燃烧功用的秸秆成为废弃物，被随处乱扔。有的农民为了省事，直接在地头燃烧秸秆，严重污染了环境。因此，加快秸秆的优质化转换利用势在必行。在今后，随着秸秆块煤、颗粒煤技术和设备的问世，让秸秆等可燃生物质的转化利用，有了最好的
9、途径，必将有着广阔的市场前景。一、原料遍地都是：农作物秸秆、树叶、枯枝、锯末、杂草等一切可燃的生物质，都可做它的原料，遍地都是，生生不息，永不枯竭。二、成本价格低廉：原料成本几乎为零；设备投资不大，操作简便，农村闲散劳动力经简单培训可以上岗，人力成本非常低廉。三、应用范围广大：秸秆块煤、秸秆颗粒煤，使用方便，单位家庭都适用；燃烧效果好，做饭、取暖、洗浴都需要，尤其是生物质发电厂的必须品。四、兼具环保效益：变废为宝，既为农民增加了收入，也保护了环境， 解决了各级政府秸秆处理的难题，国家政策大力支持。五、投资利润丰厚：在煤炭价格疯涨的时候，投资办厂生产秸秆块煤、颗粒煤，无风险、利润大，必然获得意想
10、不到的丰厚回报！ 农作物秸杆破碎机用途:各种农作物秸杆 、树枝、棉杆、玉米秸、麦秸、稻草、花生秧、地瓜秧等破碎。广泛用于饲料加工户、秸杆饲料厂、颗粒饲料加工户、生物电厂、养牛、养羊饲养户、秸杆碳厂、密度板、秸杆造门、秸杆炭、秸杆板材、饲料等多种领域。设计先进，工艺合理，结构紧凑，运行平稳，安全可靠，维修方便的破包机迫在眉睫，对构建农作物秸秆“变废为宝”有重要意义。 0.1.2 设计理念破包机是用于对小麦、水稻包进行打碎的为下一步工序做准备的重要机械，当今世界能源危机是各国面临的新课题，随着绿色能源的倡导，用农作物秸秆挤压成型作燃料在我国广大农村将会有广阔的应用前景！秸秆生物饲料的技术措施我国秸
11、秆资源十分丰富，据统计全国年产各类农作物秸秆达5.7亿吨，其数量相当于北方草原打草量的50多倍，其中90%被焚烧。据联合国粮农组织(FAO)统计资料表明，在美国约有73%的肉类由草转化而来，澳大利亚为90%，而我国仅有6%-8%的肉食由草秆转化而来。国家2010年远景规划中提出：养殖业要主攻食草型和非粮耗型饲料。秸秆化粮过腹还田，利用比例将达40%。稻草破包机在我国生产使用尚未广泛使用和推广，将稻草包解开打碎的装置，称为破碎装置。性能良好的破包机，应该是坚固耐用的、故障少、使用保养方便、结构简单可靠、节能环保。同时，还应满足以下的技术要求：针对于农作物秸秆易燃的特点，在破碎过程中要注意防火降温
12、处理。破包机在一定程度上应有一定的通用性，尽可能适用于破碎多种农作物的秸秆，从而以提高机具的利用率。所设计的脱粒机应有较高的生产率，功率消耗少，即其造价低。破包机是秸秆成型燃料制作的前期步骤，它对整个加工过程的效率提高，减轻人的劳动强度都有重要意义。0.2设计前景分析 破包机的使用并没有发展成熟，有很多厂家仍延袭十几年以前传统人力的生产方式进行生产和管理，工厂管理水平相对落后，效率低下。原因就是多数厂家经济效益欠佳，拿不出更多的资金和技术力量用于科研和开发新产品；也有的是由于厂里领导急功近利，对开发新产品的重要性认识不足。然而产品更新换代的越慢，越难占领市场，工厂效益越差，从而使不少企业的生产
13、陷入了恶性循坏。设计一套廉价、高效、节能的破包机有很大的必要，因此我们可以看出破包机目前仍有较大的存在空间，破包机的研制和使用将有很广阔的应用前景。本课题就对破包机进行优化设计，使其价格低廉、工作可靠、性能优良、尽可能降低劳动强度的同时又能节约成本。0.3设计任务及工作安排设计的技术参数和相关的任务要求如下：（1）完成相关外文文献阅读和翻译工作。（2）对破包机的方案进行讨论、论证。（3）设计出破包机的整套机械图纸。（4）对破包机的控制系统进行初步设计。（5）编制计算说明书。技术参数：稻草包尺寸：9001200801100100500。工作频率为：40包/分钟（可调）。破包机是一种对包状的稻草进
14、行破碎的机械，主要用于农业秸秆回收再利用，必须控制整个机械的成本，该机械主要有三大系统组合而成，结构简单可靠；机架结构通过槽钢和方钢的搭建而成，它们由焊接和螺栓连接的方式构建而成。破碎机构要求具有可维护，破碎连续等条件；运输机构的设计采用常用的辊子运输方式，这种方式可靠经济。本次毕业设计中，我的主要任务是三大系统的设计，以及整机的设计。三大系统的设计中查阅了大量的资料，整机的应用由于没有实际机械作参考，要通过假设、分析和推理定型三步，最终设计出破包机。具体工作如下：（1）查阅文献，了解破碎机械国内外发展现状；收集和了解所要求稻草破碎装置的工作原理、相关技术和资料，了解并选择所设计结构构件的组成
15、形式。完成资料的翻译。（2）收集和了解电动机、辊子输送机、带座轴承和链传动的资料。（3）根据任务要求研究方案，提出可行性机构并加以分析比较，在此基础上通过优化设计分析最终确定方案。（4）对破包机三大系统的各部分设计计算和校核，绘制图纸，完成论文。（5） 整理毕业论文、图纸及答辩资料。1. 设计方案1.1总体方案设计经过初步设计可以确定两种总体方案：图1.1 方案一简介：如图1.1立式破碎装置，即破碎装置主轴垂直于运输机构，该种方案简单快捷。水平方向的运输可以采用多种实现方式，可以选择带、链传动等。较为适合本机械的为链传动，我们可以设计一个辊子输送机，将稻草包源源不断的输送到工位上等待破碎。破碎
16、效果由于稻草包的自重和惯性，不会出现“卡壳”的现象。该方案具有：机构比较简单，维护方便，稻草包的破碎范围比较广，对环境的危害较小等优点。稻草包受力和牵引方图1.2 立式破包示意由上图可知，破碎可以顺利实现。图1.3 方案二简介：该种方案为水平式的破碎机构，即破碎装置和运输机构平行。该种方案的优点是破碎效果较好，但是消耗功率比较大，而且由于两个破碎主轴增加了机构的复杂程度。同时由于刀具在水平方向上旋转，破碎的稻草可能会被“打”得很分散，对环境的要求比较高，操作起来危险性增加。稻草包如果很大，扎得比较紧，水平方向很难破碎，会出现两个破碎刀破碎的稻草会互相干涉影响的不良后果。稻草破碎示意图1.4 稻
17、草破碎示意由上图可知，破碎可以顺利实现，但是消耗功率多，破碎后的稻草分散，且工况危险性增加。综合分析以后得出结论，采用方案一是行之有效且经济节约的方案。初步拟定设计过程，查阅相关资料进行调查研究、进行方案设计（是否合理）、进行整体结构相关零件的设计、进行并不断优化设计、试制完成设计内容。包括传动装置的总体设计，传动件与支撑零件的设计计算。破碎机械有很多种，针对稻草破碎的特点，设计出适合农业领域的破碎机；破碎装置采用高速回转破碎刀将稻草包破碎的方式，这种方案简单有效，刀架和破碎刀之间用T型槽螺栓的配合连接，可以有效的克服较大的离心力，鉴于回转装置承受的轴向力不高，轴向定位采用紧定螺栓连接的方式；
18、刀具的设计采用耐磨、减振材料。运输装置的设计考虑到进给速度的缓慢稳定的要求，鉴于破碎现场的环境，选择链传动的方式，输送机构设计辊子输送机，辊子输送机标准渐已形成，辊子可以在市场上买得到，价格比较合理。本设计采用自己设计，市场定制的方式。整个机器的架构要求是比较方便安装，简单且稳定，节约成本，本机械选用的机架式有型钢构架而成的，型钢之间通过螺栓连接和焊接的方式搭建起来，在型钢上可以打一些螺栓孔用于连接焊板，在焊板上固定电机和带座轴承等机构。1.2 总体结构设计确定传动方案，选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数从而去确定总传动比和分配各级传动比，计算各轴功率、转速转矩。破包机是将成捆的稻草包破
19、碎的一种农用机械，该机是由运输机构、破碎装置和机架构成。运输机构维持恒定且缓慢的速度运送稻草包，稻草包送入破碎装置中，破碎刀具将稻草包打碎，并且利用破碎刀具的作用将松散的稻草甩到预定位置。进给和破包的过程同时进行。运输系统采用辊子运送的方式，这种方式方便、实用、可靠；破碎刀具利用回转轴的高转速和大惯性，将稻草包打碎。本机械采用两个动力系统，即主轴系统和进给系统。进给电机的转速选择较低转速，经过摆线针轮减速器得到很大的降速比，带动链轮进而驱动辊子。主轴采用带传动的方式，带传动应用比较广泛、可靠，且皮带具有自保护作用。机构的通用简单也增加了机器的可维护性，破包机的成本不高，在农村市场可以很好的推广
20、。2. 破包机的设计2.1 选择电动机2.1.1 电动机类型与适用的传动特性表2-0 电动机类型电动机类型适用的传动特性传动机械举例笼型异步电动机普通型1. 不需要调速2. 采用变频、调压、加转差离合器等调速方式，可获得较好的调速性能和节能效果泵、风机、阀门、普通机床、运输机、起重机器等深槽型双鼠笼型启动时净负载转矩或飞轮转矩大，要求有较高启动转矩压缩机、粉碎机、球磨机高转差型周期性波动负载长期工作，要利用飞轮储能作用锤击机、剪断机、冲压机、轧机、活塞压缩机、绞车等电动机类型的选择：按已知的工作条件和要求，初步选定笼型异步电动机。2.1.2电动机功率选择（1）传动装置的总效率表2-1 机械传动
21、效率概略值类型传动型式 效率圆柱齿轮传动很好跑合的6级精度和7级精度齿轮（油润滑）09809958级精度的一般齿轮传动（油润滑）0979级精度的齿轮传动（油润滑）096加工齿的开式齿轮传动（脂润滑）094096圆锥齿轮传动很好跑合的6级精度和7级精度齿轮（油润滑）0970998级精度的一般齿轮传动（油润滑）094097加工齿的开式齿轮传动（脂润滑）092095蜗杆传动自锁蜗杆040045单头蜗杆070075双头蜗杆075082三头和四头蜗杆082092带传动平型带无压紧轮的开式传动098平型带有压紧轮的开式传动097平型带交叉传动090三角带传动095链传动套筒滚子链096无声链098滑动轴承
22、润滑不良094润滑正常097液体摩擦099滚动轴承球轴承（油润滑）099滚子轴承（油润滑） 098联轴器 浮动联轴器097099齿轮联轴器099弹性联轴器0990995万向联轴器（3）097098万向联轴器（3）095097卷筒096总=带2轴承链轮联轴器滚筒=0.960.9820.970.990.96=0.85（2）电机所需的工作功率：1）主电机功率破碎装置需要的功率约为2）进料装置功率据实际情况要求稻草包运送阻力约为6430N 又由进料速度约为1.4m/min0.15主电机功率P0=11KW进料装置功率=0.18KW（3）确定电动机转速： 1）主电机转速=970r/min 2）进料电机转速
23、=645r/min根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传动比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选用深槽型双鼠笼型为主电机，选用普通型笼型异步电动机为进料装置电机。2.1.3 确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号如表2-2表2-2 电动机技术参数型号额定功率（KW）满载转速（r/min）额定转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量(kg)效率MDXRA160-3311970108.30227.38500.883MDXRA080-140.186452.494.78.90.6主电机选择MDXRA
24、 160-33进料装置电机选择MDXRA 080-142.2 减速机的选择采用直联型减速器，减速比i=110.5 选择减速器，根据降速过程中已经有一些滑差，结合实际的需求，选择合适的减速器。图2.2-1 BW、BWD（一机部标准）行星摆线针轮减速机实体模型据表26.4-11参4根据传动比=121的要求以及功率的限制，选择ZBWED摆线针轮直联型二级减速器机型号20根据基本要求我们选择我们从市场上订购代号：R47R37DR63M4NA4.4M1的减速机以满足动力和速度的要求。2.3 辊子输送装置的设计2.3.1 辊子输送机的特点进料系统的传动方案采用链传动，辊子输送的方式，进料速度约为=1.4m
25、/min（26r/min）由 2nD/2= 得101mm 根据辊子的选择标准取D=108mm算出=1.49m/min，由于存在打滑，速度损失率为6%基本能够符合现实状况。所以辊子直径选用合理。辊子输送机具有结构简单、运行可靠、维护方便、可输送高温物品、节能等特点，适合于运送成件物品。辊子输送机分动力型和无动力型，可以实现直线、曲线、水平、倾斜运行，并能完成分流、合流等要求，实现物品在机上加工、装配、试验、包装、挑选等工艺。由于链传动可获得准确的平均传动比；与带传动相比，链传动预紧力小，所以链传动轴压力小，而传递的功率较大，效率较高，链传动还可以在高温、低速、油污等情况下工作；与齿轮传动相比，两
26、轴中心距较大，制造与安装精度要求较低，成本低廉。链传动的主要缺点是：只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。链传动主要应用在要求工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合。 故依照设计任务书的要求采用链传动作为破包机传动方式。进料电机输出由直联电机减速，再经过链轮的减速传动比i=146.6 减速器减速比=121 链轮减速比=1.33速度损失率9%链轮的选择：据表8-32参1及表17-2参3由于链轮的转速=1.35，很小选择小链轮齿数25m/.s；D、E型v3
27、0m/s）时，应重选较小的带轮基准直径。V带传动带速为：带速适宜当从动带轮按标准系列直径取值后带来的转速误差可验算如下，在计入滑动率（）影响条件下减速器的减速比=121，经降速后破碎机构主轴转速由于四把刀连续作业，相当于再以四倍于的转速破碎稻草包，符合工况需求。（5）确定中心距a和V带基准长度根据结构要求初定中心距。中心距小则结构紧凑，但使小带轮上包角减小，降低带传动的工作能力，同时由于中心距小，V带的长度短，在一定速度下，单位时间内的应力循环次数增多而导致使用寿命的降低，所以中心距不宜取得太小。但也不宜太大，太大除有相反的利弊外，速度较高时还易引起带的颤动。按经验公式初定中心距 得到 初选=
28、850mmV带初算的基准长度可根据几何关系由下式计算： 根据上式算得的值。表2.5-4普通V带长度修正系数（摘自GB13575.192）应由表2.5-4选定相近的基准长度，然后再确定实际中心距a。由于V带传动的中心距一般是可以调整的，所以可用下式近似计算a值 （式2.5-2）考虑到为安装V带而必须的调整余量，因此，最小中心距为如V带的初拉力靠加大中心距获得，则实际中心距应能调大。又考虑到使用中的多次调整，最大中心距应为（6）验算小带轮上的包角小带轮上的包角可按下式计算为使带传动有一定的工作能力，一般要求120（特殊情况允许=90）。如小于此值，可适当加大中心距；若中心距不可调时，可加张紧轮。从
29、上式可以看出，也与传动比i有关，与相差越大，即i越大，则越小。通常为了在中心距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。普通V带传动一般推荐i7，必要时可到10。（7）确定V带根数z根据计算功率按C型V带由下式确定 （式2.5-3）按C型V带，插入法查表7-6参5得其基本功率由表2.5-5查得为0.92，由2.5-4查得为1.07查表7-7参5得，查表7-8参5由式2.5-3得因此单根带传递的额定功率为于是 （式2.5-4）表2.5-5包角修正系数(摘自GB13575.192)小轮包角10.990.980.960.950.930.920.910.890.880.860.840.820
30、.780.740.69为使每根V带受力比较均匀，所以根数不宜太多，通常应小于10根，否则应改选V带型号，重新设计。取Z=4根（8）确定初拉力适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使V带的拉应力增加而降低寿命，并使轴和轴承的压力增大。对于非自动张紧的带传动，由于带的松驰作用，过高的初拉力也不易保持。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心力的不利影响时，单根V带适当的初拉力为应使带的实际初拉力。（9）计算压轴力传动带的紧边拉力和松边拉力对轴产生压力，它等于紧边和松边拉力的向量和。但一般多用初拉力近似地用下式求得 （式2.5-
31、5）（10）带轮结构设计确定带轮的结构尺寸，绘制带轮零件图，小带轮基准直径采用实心式结构。大带轮基准直径，采用孔板式结构，基准图见零件图。图2.5-2小带轮零件示意图图2.5-3大带轮零件示意图表2.5-6 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）项目符号槽型YZABCDE基准宽度bp5.38.511.014.019.027.032.0基准线上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基准线下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽间距e80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽对称面至端面的距离f7181最小轮缘厚dmin55.567.5101215带轮宽BB=(z-1)e+2f