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1、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青饲料切割机的设计 摘 要: 一种青饲料切割机,由装在同一传动轴上的破碎,切碎两种功能的机构构成.破碎机构主要由刀齿板、切刀、刮刀及辊筒构成.加工块茎类物料时,经刀齿的划割,切刀的切割,刮刀的进一步破碎,完成加工过程;同时,可利用切碎机构加工藤蔓、杆叶类青饲料;并采用辊压轮对藤蔓进行自动进给.拆下破碎部件,换上磨碎齿板,又可作为薯类淀粉初加工机具.因此,既能满足青饲料加工要求,又能加工薯类淀粉,适应农村养殖业的需要. 关键词: 破碎、切碎、切刀、辊筒、辊压轮Green fodder cutting machin
2、e design Abstract：A green fodder cutting machine ,by the same equipment on the drive shaft broken, shredding function of the two bodies constituted . Broken bodies is main made up of plate cutters, machetes, blade and roller. Tuber processing materials, with the cutter tooth is removed, the cutter c
3、utting, scraping further broken completed processing . Meanwhile, it will use the sap processing shredding bodies, leveraged leaf green fodder,and using roller round to get the sap Automatic Feed . Broken parts removed and replaced teeth grinding plate, and could serve as the beginning of potato sta
4、rch processing machines , Therefore, it can satisfy green fodder processing requirements, while potato starch processing, aquaculture industry suitable to rural needs . Key Words：Breakers;Shredding;Cutter;Roller ;Rolling wheel1 前言目前的饲料加工机具，一般采用一片或多片刀片，在旋转过程中将饲料切碎；对于块茎类饲料的加工，则用磨齿片将饲料磨碎。前者满足了藤蔓，杆叶状饲料的
5、加工；后者可对块茎块根类饲料的加工。作为一般青饲料的加工，已是可行的了，但加工后的物料中，浆状体比较多，粒度细小，对块茎类物料的加工，这种情况尤为突出，不利现在推行的青储饲料技术的应用。青储饲料工艺对原料的要求，往往要使切碎或破碎后的饲料保持较好的粒状，特别对含淀粉高的薯类青饲料，要求在加工中尽量减少浆状体，更有利于发挥青储饲料的效益。本设计的目的是提供一种可将块茎，块根类青饲料，一次加工成块粒状的青饲料切碎机；同时具有藤蔓，杆叶类青饲料的切碎机构；还可较方便地更换上磨碎齿板，作为薯类淀粉加工的多功能机具。本设计是利用破碎辊筒上的齿、刀部件，配合作用，减少对物料的挤压、碰撞的机会，降低了块茎类
6、饲料加工的浆状体；同时在加工藤蔓、杆叶类饲料时采用辊压轮进给，大大提高了送料时的人身安全；加之同破碎机构安装在同一传动轴上的切碎机构。即可完成块茎、块根类青饲料的加工，又可同时加工藤蔓、杆叶类饲料。不但简化了设备，又避免了采用不同的传动轴，共用同一动力，操作使用时的麻烦。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀可拆下，换上磨碎齿板，又具有薯类淀粉加工能力。因而它有结构简单，适应性强的特点，能充分满足农村，特别是山区农村推广1。2 总体设计2.1 方案的筛选通过查阅资料，最后选定了四种参考方案，具体有卧式切割机，立式切割机，卧式辊筒切碎机，卧式多功能切割机四种方案 方案一是最常见的卧室切割机，砍刀片装在电
7、动机的主轴上，通过电动机提供给刀片的旋转运动来切割青饲料，但是缺点是不能切割块茎类饲料，同时刀片为直刃砍刀，消耗功率大，振动也大。方案二是立式切割机，优点是结构紧凑，占用空间小，缺点与方案一一样，对能切割饲料的种类有限。方案三是卧式辊筒破碎机，有点是能很好切割块茎，辊筒上的刀片拆卸也很方便，缺点是不能切割藤蔓类青饲料，所以他的使用也受到了很大的限制。方案四是卧式多功能切割机，优点是即能切割藤蔓类，又能切割块茎类，缺点是，该设计在为了完成切割块茎的目的是，过多装入转动刀片，在拆卸刀片时，非常不便，并且过多的刀片也增加产品的成本。通过分析以上四种方案，吸收各自优点，得到一个即能切割藤蔓类青饲料，又
8、能切割块茎类青饲料的多功能青饲料切割机。并在设计中，增加了藤蔓类物料的自动进给机构，以提高工作安全性。方案示意图如下1 电动机 2. 皮带轮防护罩 3. 防护罩 4. 进料斗 5.进料槽 6.机架 7. 出料槽 图1 青饲料切割机方案示意图 Figure 1 Green fodder cutting machine solution schemes青饲料从5进料，进加工处理以后从7出来，在加工过程中通过2个辊压轮的相互挤压使青饲料前进，并且通过控制轴的转动速度控制青饲料的切割长度。2.2 实现原理介绍该机主要由传动轴和装在其一端的V带轮，装在其中部的破碎辊筒和切碎刀盘，装在其一端的变速锥齿轮和
9、传动轴上的变速锥齿轮和直齿轮及进给轴、，装在支撑固定它们的机架下部的电动机，主动轮及传动皮带，加之安装在机架上的喂料台，进料斗，机壳等构成，要点是破碎辊筒的滚动面上安装了由刀齿板，切刀，刮刀组成的共同完成对块茎块根类青饲料破碎的破碎机构，切碎机构由安装在传动轴一端的切碎刀盘及其上的动刀片，加之固定在机架相应位置上，能在刀盘转动过程中，与动片构成剪切动作的定刀片构成。为使破碎和切碎能同时进行，把破碎辊筒，切碎刀盘装在同一传动轴上。传动轴安装在机架上，动力由机架下部的电动机及其主动轮，通过皮带传给安装在传动轴一端的从动轮，驱动传动轴运转使安装在中部的破碎辊筒及其切刀盘工作。机架上靠切碎刀盘一侧，制
10、作了切碎机构喂料台、自动进给辊压轮及刀盘罩；位于传动轴中部的破碎辊筒上，装有机壳和进料斗，二者用小螺杆连为一体；主动轮与从动轮间套有皮带防护罩；机架下部制作了切碎，破碎物料的出料斗。其中，喂料台，刀盘罩、机壳、进料斗、皮带防护罩，出料斗均连接固定在机架上。破碎辊筒上的刀齿板、切刀、刮刀等用螺钉固定在滚筒的滚动面上，且使刀齿板和切刀有5-10度的螺旋角。这样，就够成一个青饲料切碎机。若要作为暑类淀粉加工设备，则可将磨碎齿板替换下破碎辊筒上的刀齿板，切刀和刮刀。磨碎齿板能在辊筒的旋转力带动下，将薯类打磨成浆体，达到加工淀粉的目的2。 使用时，将藤蔓、杆叶类青饲料放在喂料台上，由辊压轮自动将料送入刀
11、盘罩内，动刀片随刀盘的旋转和固定在机架上的定刀片配合，将物料切碎。块茎、块根类青饲料则丛破碎辊筒机壳顶部的进料斗送入；在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿划割成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎，切碎或破碎后的物料从出料斗送出。即可满足青饲料加工要求。传动原理如图1所示。 1.电动机 2.小v带轮 3.v带 4.大v带轮 5.轴承座 6.破碎辊筒 7.主轴 8.切碎刀盘 9.动刀片 10.小锥齿轮 11.大锥齿轮 12.小圆柱齿轮 13.大圆柱齿轮 14.换向圆柱齿轮 15.换向圆柱齿轮 16.传动轴 17.传动轴 18.传动轴 注：图中箭头表示各轴的转动方向 图2 传动原理简
12、图Figure 2 Transmission principle diagram 2.3 整体传动比的分析计算在本设计中，考虑到实际情况，主轴转速在400r/min为宜。以下为具体计算分析过程。因为设计任务提供的电动机是1500r/min、功率是0.55kw。根据带轮传动比的要求（一般传动比在24为宜）现选传动比为3.9。则主轴转速为 =1500r/min/3.9=384.6r/min ( 1 )现初步选择辊压轮的直径为40mm，对切削的物料长度定为10mm。现在来分析主轴到传动轴、之间的传动比。此处已删除常不是对称循环变应力13。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为 M
13、 轴所受的扭矩，单位为 Nmm; T 轴所受的扭矩，单位为Nmm; W 轴的抗弯截面系数，单位为， 此处W0.1； 对称循环变应力时的轴的许用弯曲应力，由文献1表15-1查得45调质=60Mpa;由以上计算可知轴的设计是安全的12。4.2.2 调心球轴承的寿命计算 图 17 调心球轴承受力分析 Figure 17 Self-aligning ball bearing stress analysis1. 由轴的校核已计算出两轴承在水平面与垂直面上的两个力轴承径向力 N N2. 求两轴承上的计算轴向力和 N N因为 Ne所以 =750.86N因为=e所以N因轴承运转中有轻度冲击载荷,按文献14表1
14、3-6查得14,取1.2则 N N4. 验算轴承寿因为,所以按轴承2所爱力大小进行验算 由参考文献1式（13-5）有 ( 43 ) 显然远远大于切割机的使用寿命 ,所以选用的轴承是合理安全的。5 切刀的设计5.1 切刀的设计5.1.1 切刀材料 一般采用经过热处理的T9碳素工具钢或锰钢。在此选T9工具钢155.1.2 对切刀的要求 良好的切刀（或称切碎器）应满足下列要求： 切割质量高，耗用动力小，结构紧凑，工作平稳，安全可靠，便于刃磨，使用维修方便。165.1.3 选用或设计刀片时应满足的要求刀片在设计和选用时应满足下列三个方面的要求，即 钳住物料，保证切割； 切割功率要小； 切割阻力矩均匀1
15、7。5.1.4 刀片刃口几何形状及常用刀片形状切刀的刀刃有直线型与曲线型几何形状，如图17所示。 图 18 各几何形状刀刃Figure 18 The geometric shape the blade在本次设计中选用（c）外曲线刃口刀 进行滑切。5.1.5 刀的滑切与正切分析切割机械工作时，功耗的大小与切刀的工作方式以及刀片的特性参数有关，切刀的工作方式有滑切与正切之分。当按滑切工作时，切割阻力小，容易切割，切割时省力，功率消耗也小。当切刀按正切方式工作时，切割阻力大，切割困难，功率消耗也大。下面仅讨论本刀具用到的滑切原理18。图18为切刀滑切示意图。 图 19 切刀滑切示意图Figure 1
16、9 Cutting knife slide cut schemes图中BC为回转曲线刃口刀的刀刃，O为刃口曲线的圆心，A点为切割工作点，切刀的回转半径为r。当切刀在传动系统作用下绕刀轴中心P以一定角速度做定轴回转切割运动时，刀刃上工作点A的切割速度为V，显然，VOA，将V分解为过点A切线和法线方向的两个分速度，则称为滑切速度，称为正切（砍切）速度19。与V之间的夹角及为滑切角。当滑切速度不为零时的切割及称为有滑切的切割，简称滑切；当滑切速度为零的切割称为正切或砍切。和和的关系为 /=tan由图5-2分析可知，滑切角显然不为零，最大为，能实现滑切。下面用一直刃切刀来进一步阐述滑切省力原理，如图1
17、9所示。 图 20 滑切省力原理图 Figure 20 Slide cut energy principle diagram若切刀的楔角为，则正切时，切割速度V就在A点的法线方向，即V垂直于刀刃，切刀正好是以角的楔子楔入物料。滑切时，因切割速度V偏离了刀刃的法线方向，与法线方向产生了一个滑切角，这时切刀的楔入角度由减小到。从上图的几何关系可知 tan=BC/AB tan= tancos即滑切角越大时，刀刃切入物料的实际楔入角就越小（即实际切割时只是刀刃口在切割），这是大小，切刀受到的法向阻力越小，易于切入，切割省力20。因此，要使切割省力，除保证刃口锋利以降低刃口比压（比压为刃口单位面积的压力
18、，与刀刃锋利程度有关）外，还须使切割为滑切，这正是利用了滑切省力的原理21。此外，刀刃口的表面即使看起来光滑，但由于刀片在加工时的精度问题，在显微镜下观察，刃口也呈现锯齿状的“微观齿”。滑切时，这些尖锐的“微观齿”就像锯子一样将物料纤维切断，这是滑切较正切省力的另一原因。5.1.6 钳住物料的条件分析滑切也可以分为有滑移的滑切和无滑移的滑切两种。切割时当动刀片与静刀片之间的夹角达一定值时，物料就会产生沿刃口向外推移的现象，这叫有滑移的滑切。出现这种情况对稳定切割是不利的，所以应当尽可能的避免此种情况的出现。 下面以两种不同钳住角切割物料的受力情况来分析钳住物料，保证稳定的切割条件。下图5-4表
19、示了不同钳住角切割物料时物料的受力情况。 图 21 不同钳住角的物料受力分析图 Figure 21 Different clamp live Angle of stress were materials图5-4中AB为动刀片刃口，CD为定刀片刃口，夹角为动、定刀片对物料的钳住角，也称推挤角。假定以两种钳住角切割时的摩擦角均为。AB为动刀片刃口；CD为定刀片刃口；为动、定刀片对物料的钳住角，又称推挤角；为动刀片对物料产生的正压力；为定刀片（或支撑面）对物料产生的正压力；、为动、静刀片与物料在切割点处的摩擦力；为两种钳住角切割时物料与动、静刀片间的摩擦角22。由图5-4(a)知，由于此时,两个支撑
20、反力的合力的合力F将把被切物料沿刃口向外推出，即在切割时产生滑移，不能保证稳定切割。由图5-4(b)知，由于此时。的合力F指向刃口里面，即切割时合力F将把被切物料沿刃口向里面推，切割时不会产生滑移，能保证稳定切割，提高效率。由此可知，保证钳住物料稳定切割的条件是：钳住角须小于物料与定刀片之间摩擦角之和，在本设计中刀与料的相对位置图如图20所示，进行钳住物料条件的分析 图 22 刀与料的相对位置图 Figure 22 A knife and material of relative locations由图5-5可知，切刀在旋转过程中，的最大值为，同时由经验可知，通常，所以只要小于就可以了，显然以
21、上设计是满足要求的，刀的安装也是合理的23。5.1.7 刀的安装曲线动刀片A、B通过螺栓1、2、3、4安装在刀盘P上，通过调节螺栓1、2、3、4来调整动刀片与定刀片的间隙。具体如下图5-6所示。1、4六角螺栓 2、3。 沉头螺栓图 23 切刀简图Figure 23 Cutting knife diagram6 进给机构与机架的设计6.1 进给机构的设计本设计中采用辊压轮对藤蔓类物料进行进给，辊压轮的外缘直径为，转速由前面的总体设计计算可知 V128.2mm/s在本设计中，采用双槽重叠设计，外面钢槽由3mm厚的钢板焊成，在槽的两侧用厚钢板加厚，然后镗孔，轴、穿过孔而被支撑，轴、与辊压轮用平键连接
22、。在钢槽内再插一个薄壁进料槽，槽的底面与水平面成10倾斜。便于送料。详细见图6-123。 1. 外钢槽 2.辊压轮 3.薄壁插槽 4.定刀片 图 24 进料槽及其进给辊压轮 Figure 24 Feeding trough and the roller press wheel6.2 机架的设计在机架设计中，主体采用40403的等边对角钢，均通过用手工电弧焊将其连接。在机架上表面放置一块10mm厚的铁板以便固定各零件，在机架的4个角上各加焊一块404010的厚铁板，以便获得足够的强度来安装运动轮。根据各零件的设计尺寸，总观全局对机架进行设计，最后机架整体尺寸为628540437，（详细请见A0机
23、架图纸）24。7 总结 通过以上的设计，让我更加熟练的掌握了一般机械设计的步骤，通过查阅各种文献资料也增长了各方面的知识。如刀具的设计和机架的设计，同时通过对切割机的设计。也让自己深深体会到理论设计和实际需求之间曾在这一定的差距。在设计中不仅要从绘图方面出发，还要考虑实际加工工艺。让自己的设计在现实中是可行的。 在设计中通过使用各种材料，也进一步加深了对各材料的了解和使用场合。在绘图中，在老师的指导和最后的修改中，也让自己加深了各种绘图中的技巧，并纠正了很多平时没有注意到的画法上的错误。在绘图过程中的反覆修改，也让自己深深体会到在设计和绘图中必须要具有的严谨态度。 在对机架的设计中，第一次用到
24、了等边对角钢和槽钢以及热轧钢板，必须通过焊接将他们连接起来组成机架。在绘图标注中,通过复习以前工程图学中的焊接部分，让自己对焊接符号的标注有了更深的了解。在齿轮箱体的设计中，也让自己对铸件有了一定的认识，加深了对铸造过程中应该注意问题的理解。 总之，本次设计是收获颇丰的。不仅第一次比较全面地运用了所学的专业知识，还学会了在设计中如何分析问题,解决问题。参考文献1濮良贵，纪名刚.机械设计（M).第七版，北京：高等教育出版社，2001:241-275.2毛谦德，李振清珍.机械设计师手册（M).第二版.北京：机械工业出版社，2000:259-288.3成大先.机械设计手册(M).第三版.北京：化学工
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28、 analysis of mechanical assemblies with small kinematic adjustmentsM. l1E Transactions.1998. 30: 367-37724Creveling C M. Tolerance Design: A Handbook for Developing Oprimal SpecificationsM. Addison-Wesley, 1997:111-124致 谢 经过半年的忙碌和工作，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
29、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高英武老师。高老师平日里工作繁多，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，但是高老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了高英武老师的专业水平外，她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。 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。此次毕业设计才会如此顺利. 最后感谢湖南农大东方科技学院和我的母校湖南农业大学四年来对我的大力栽培。13